ПОИСК МЕХАНИЗМОВ ПАТОГЕНЕЗА АТРОФИИ И РЕГЕНЕРАЦИИ СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ У ПАЦИЕНТОВ В ДЛИТЕЛЬНОМ БЕССОЗНАТЕЛЬНОМ СОСТОЯНИИ

Cкитева Е. Н.1, Забродская Ю.М.1, Кондратьев С.А.1, Кондратьева Е.А.1
ФГБУ «НМИЦ им. В. А. Алмазова» Минздрава России, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: bucinka9854@gmail.com

Благодаря совершенствованию методов интенсивной терапии, все больше пациентов с тяжелыми поражениями головного мозга переходят из состояния комы в различные категории нарушений сознания и двигательных функций. Цель настоящей работы – исследование скелетной мускулатуры для поиска путей прогнозирования реабилитационного потенциала у данной категории пациентов. Материалом для исследования послужили 56 биопсий скелетных мышц от 16 пациентов РНХИ им. проф. А.Л. Поленова у лиц с различной патологией с длительным нарушением сознания, перенесшие критическое состояние. Всем пациентам был поставлен диагноз полинейропатия критических состояний. Источником биоптатов являлись дельтовидные и передние большеберцовые мыщцы.

Проведено гистологическое исследование с оценкой микроскопических изменений в поперечно – полосатой мышце с использованием оригинальной бальной оценкой перечисленных изменений.  Показано постоянство следующих морфологических изменений: тяжелая дистрофия миоцитов в виде распространенного малкоочагового миолиза вплоть до некротических изменений; атрофические изменения миоцитов различной степени выраженности; замещение погибших миоцитов и очагов миолиза соединительной тканью с развитием мелкоочагового и крупноочагового миофиброза; слабая реакция саттелитных клеток с тенденцией к уменьшению их количеств при отсутствии морфологических признаков воспаления.

Таким образом, выявленные структурные изменения в скелетных мыщцах у лиц с длительным нарушением сознания носят однотипный неспецифический прогрессирующий дегенеративно – атрофический характер с развитием необратимых склеротических изменений и слабыми регенераторным ответом. Данные изменения отражают системный характер патологического состояния, которое привело к полиорганному поражению. Дальнейшее изучение механизмов атрофии мышц, их возможного регенераторного потенциала способствует разработке стратегии профилактически и реабилитационных мероприятий. 

Грант РФФИ № 19-29-01066/2019.


SEARCH FOR MECHANISMS OF PATHOGENESIS OF ATROPHY AND REGENERATION OF SKELETAL MUSCLES IN PATIENTS IN LONG-TERM UNCONSCIOUSNESS

Ckiteva E. N.1, Zabrodskaia J.M.1, Kondratiev S.A1, Kondratieva E.A.1
Almazov National Medical Research Centre, St.Petersburg, Russia

e-mail: bucinka9854@gmail.com

Thanks to the improvement of intensive care methods, more and more patients with severe brain damage are moving from a coma to various categories of disorders of consciousness and motor functions. The purpose of this work is to study skeletal muscles to find ways to predict the rehabilitation potential in this category of patients. The material for the study was 56 skeletal muscle biopsies from 16 patients of the Russian Academy of medical Sciences named after prof. A. L. Polenov in persons with various pathologies with a long-term violation of consciousness, who suffered a critical condition. All patients were diagnosed with critical condition polyneuropathy. The source of the biopsies was the deltoid and anterior tibial muscles. A histological study was performed with the assessment of microscopic changes in the striated muscle using the original score of the listed changes.  The following morphological changes are shown to be constant: severe myocyte dystrophy in the form of widespread small-focal myolysis up to necrotic changes; atrophic changes in myocytes of various degrees of severity; replacement of dead myocytes and foci of myolysis with connective tissue with the development of small-focal and large-focal myofibrosis; weak response of sattelite cells with a tendency to decrease their numbers in the absence of morphological signs of inflammation. Thus, the identified structural changes in the skeletal muscles in individuals with long – term impaired consciousness are of the same type of non-specific progressive degenerative-atrophic character with the development of irreversible sclerotic changes and weak regenerative response. These changes reflect the systemic nature of the pathological condition that led to multiple organ damage. Further study of the mechanisms of muscle atrophy and their possible regenerative potential contributes to the development of strategies for prevention and rehabilitation measures.

Grant RFFI №19-29-01066/2019

 

 

How the social climate at school is associated with students’ amygdala gray matter volume

Frances Hoferichter1
University of Greifswald, Greifswald, Германия

e-mail: frances.hoferichter@uni-greifswald.de

Frances Hoferichter1, Robert C. Lorenz2, Tobias Gleich3, Patricia Pelz3, Sabrina Golde3,4, Lydia Romund3, Anne Beck3, Diana Raufelder1

1University of Greifswald

2Max Planck Institute for Human Development, Center for Adaptive Rationality, Berlin

3 Charité – Universitätsmedizin Berlin, Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie, Campus Charité Mitte, Berlin, Germany

4Department of Education and Psychology, Clinical Psychology and Psychotherapy, Free University Berlin, Berlin, Germany

 

The amygdala, known to be the central region of emotion processing, plays an essential role when handling social stimuli. It is therefore not surprising that the amygdala has been described as an “intensity detector” of relevant stimuli (Zald, 2003) which shape the amygdala. However, research on social stimuli in conjunction with testing amygdala grey matter volume rarely map onto real world constructs, such as students’ perceived school belonging, classroom support and competition. In school, students spend a large amount of their time interacting with classmates and teachers which shape the social climate at school and interact with the structure and function of the brain.

            However, until today, less is known about how social climate at school relates to students’ amygdala grey matter volume and how to foster middle adolescent’s healthy amygdala development in the school context. The present study was conceptualized to contribute to the emerging research field of educational neuroscience by examining healthy adolescent students combining Magnetic Resonance Imaging (MRI) and questionnaire data.

In this study, 75 healthy secondary school students participated in a questionnaire (9th grade, Mage = 15.26 years, SD= 0.43) and MRI (10th grade) study. Voxel-based morphometry and path analysis in Mplus revealed that greater classroom competition was related to larger right amygdala volume class (β = 0.33, SE = 0.11, p = .00), while feelings of belonging to school were related to smaller right (β = -0.27, SE = 0.11, p = .01) and left amygdala volume (β = -0.27, SE = 0.13, p = .03). Results indicate that social stimuli at school differently relate to student’s amygdala volume.

            Teacher trainings are encouraged to integrate these findings into their curriculum to support teachers to put this knowledge into practice. By “teaching with the brain in mind” (Jensen, 2005), the current results may support educators to foster a healthy brain development and strengthen students’ ability to cope with negative emotions and subsequently increase their well-being, health, and life satisfaction long lastingly.

 

Key Words: MRI, amygdala gray matter volume, voxel-based morphometry, classroom support, competition, school belonging

 

References

Jensen, E. (2005). Teaching with the brain in mind (2nd edition). ASCD.

Zald, D.H. (2003). The human amygdala and the emotional evaluation of sensory stimuli.  Brain Research Reviews. 41, 88–123. https://doi:10.1016/S0165-0173(02)00248-5

Schumpeter Fellowship II/84 452

 

 

Protective effect of Glibenclamide in hippocampal and basolateral amygdala neurons

Isoyan A. 1, |2
, , , |, ,

e-mail: isoyanarmin@gmail.com

A. S. Isoyan, K.V. Simonyan, V.A. Chavushyan

 Orbeli Institute of Physiology NAS RA, Yerevan, Armenia

 Excess dietary fructose intake causes metabolic syndrome and increased risk of type 2 diabetes and diabetic neuropathy. In this study, the characteristic features of the metabolic effects of dietary fructose on synaptic plasticity in hippocampal neurons and basolateral amygdala as well as neuroprotective effects of Glibenclamide (a sulfonylurease drug used to treat type 2 diabetes) are revealed. We have done in vivo extracellular studies of spike activity of hippocampal neurons during high-frequency stimulation (HFS) of the entorhinal cortex, as well as basolateral amygdala neurons during HFS of hippocampus in rats fed on fructose-rich (20% body weight / volume) diet (for 8 weeks). In hippocampal neurons an increase in the percentage of excitation and a decrease in depression during HFS, along with an increased intensity of responses during HFS and a lower level of peristimulus spiking were observed. In the neurons of amygdala, the dominance of depression during HFS and an equal balance of excitation / depression for post-stimulus time are recorded along with a reduced intensity of excitation and depression to HFS. In condition of fructose-induced disrupted neuronal short-term plasticity Glibenclamide (per oral 5 mg/ kg/ day during 3 week) modulates the synaptic activity of the entorhinal cortex-hippocampus-amygdala network by shifting the percentage balance in favor of depressor types of responses during HFS and an increase in their intensity. After a single injection of a therapeutic dose of Glibenclamide, an increase in excitatory responses in the hippocampus and amygdala was revealed, suggesting that Glibenclamide adapts neural networks of the brain by activation of the excitatory neurotransmission system. Our findings expose changes that define diabetic neuropathy, and offer new perspectives on mechanisms to prioritize for diabetic neuropathy sulfonylurease therapeutics.

 

No

 

 

NADPH containing protein component from fruits and plant: stimulation of NADPH oxidases of immune cells

Simonyan K. 1, |2
, , , |, ,

e-mail: karensimonyan86@yandex.com

1Simonyan R.M., 2Simonyan K.V., 3Feschyan S.M., 2Chavushyan V.A., 1Simonyan G.M., 2Isoyan A. S., 1Simonyan M.A.

1H.Buniatyan Institute of Biochemistry, NAS RA, Yerevan, Armenia

2 L.Orbeli Institute of Physiology NAS RA, Yerevan, Armenia

3 Yerevan State Medical University after Mkhitar Heratsi, Yerevan, Armenia

The universal and simple method for isolation and purification of  superoxide producing, NADPH containing protein (NCP) complex with Fe(III) from fruits (blackberry, cherry, peach, fig) and foods of plant origin (carrot, melon, water melon, potato, maize and millet flour) was elaborated for the first time. Using this method, complexes were precipitated at pH4,8 (isoelectric point) and solubilized at pH9,5 (slightly opalescent solutions). The mechanism of production of superoxide radicals (О2-) by these NCP-Fe(III) complexes is conditioned with transfer of electrons from NADPH of NPC by Fe(III) to molecular oxygen, reducing it to О2-. Without Fe(III) the NCP component shows only reducing effect and stimulates the О2--producing activity of the isoforms of NADPH oxidases (Nox) from immune cells (leukocytes, erythrocytes) membranes in heterogeneous phase (on membranes) and in homogeneous phase (in solution). It is concluded that in mentioned fruits and plant origin foods the isoforms of О2--producing complexes of NCP-Fe(III) were presented. These isolated and purified complexes can be used as new natural antimicrobial and antiviral agents and NCP from these complexes, as a natural immunomodulatory agent.

No

 

 

АКТИВАЦИЯ РЕЦЕПТОРОВ IP3 ЯВЛЯЕТСЯ КОМПОНЕНТОМ ФОТОТРАНСДУКЦИИ В СЕТЧАТКЕ БРЮХОНОГИХ МОЛЛЮСКОВ.

Жуков В. В.1, Сафонов М.В.1
ФГАОУ ВО Балтийский федеральный университет им. Иммануила Канта, Калининград, Россия

e-mail: valerzhukov@mail.ru

Основной объем сведений о молекулярных механизмах преобразования светового сигнала в фоторецепторах к настоящему времени получен в исследованиях глаз насекомых и позвоночных животных, а также двустворчатых моллюсков. Исследования в этом направлении брюхоногих, наиболее многочисленного из классов типа моллюсков, не проводились.

В представляемой работе был проведен фармакологический анализ световых реакций сетчатки пресноводного моллюска Lymnaea stagnalis и сухопутной улитки Achatina fulica. Исследовалось влияние на амплитуду медленной волны электроретинограммы (ЭРГ) изолированного глаза веществ, воздействующих на стадии инозитол-3-фосфатного и гуанилатциклазного сигнальных путей. Для анализа были выбраны вещества: 1) 2-аминоэтил дифенил борат (2-АДБ, блокатор рецепторов IP3, активация которых является компонентом фототрансдукции в рабдомерных фоторецепторах мух); 2) (+)-цис-дилтиазем гидрохлорид (ДТЗ, блокатор CNG каналов, управление которыми является звеном фототрансдукции в цилиарных рецепторах позвоночных); 3) метиленовый синий (МС) как ингибитор гуанилатциклазы. Вещества вводили в физиологический раствор до концентрации 10-5 – 10-4 М. Исследования проводили в диапазоне длительностей вспышки светодиода (λmax= 525 нм) от 1 мс до 1,5 с.

Полученные результаты представлены в виде гистограммы для длительности светового стимула 500 мс, в ответ на которую ЭРГ достигает величины, близкой к максимальной для данной интенсивности света. У моллюсков обоих видов лишь 2-АДБ вызывал статистически значимые изменения амплитуды ЭРГ в ответ на вспышки длительностью более 1 мс. Вызванный им эффект подавления амплитуды ЭРГ был обратимым и исчезал через несколько часов после восстановления исходного физиологического раствора. Напротив, ДТЗ и МС вплоть до 10-4 М не оказывали значимого влияния на ЭРГ.

Предполагается, что в фоторецепторах сетчатки исследованных моллюсков реализуется инозитол-3-фосфатный путь фототрансдукции.

Работа С.М.В. поддержана грантом БФУ в рамках программы 5-100.

Влияние фармакологических препаратов (10-5М) на электроретинограмму изолированных глаз моллюсков. Заливка столбцов: сплошная – физиологический раствор; линии: косые – 2-аминоэтил дифенил борат; вертикальные - (+)-цис-дилтиазем гидрохлорид; горизонтальные – метиленовый синий. Параметры стимуляции: λmax= 525 нм, длительность – 500 мс. Высота столбцов - средние значения амплитуд ЭРГ, нормированных относительно максимальной, зарегистрированной в физиологическом растворе в данном опыте (n=10). Величина вероятности отсутствия различий (дисперсионный анализ ANOVA) указана на стрелках.

Effects of pharmacological drugs (10-5M) on the electroretinogram of isolated mollusc eyes. Filling the columns: solid – physiological saline; lines: oblique - 2-aminoethyl diphenyl borate; vertical - (+) - cis-diltiazem hydrochloride; horizontal - methylene blue. Parameters of stimulation: : λmax= 525 nm, light flash duration – 500 ms. The height of the columns is the average values of the ERG amplitudes normalized to the maximum recorded in physiological saline in this experiment (n = 10). The probability of the absence of differences (ANOVA test, control/drug) is indicated on the arrows.


ACTIVATION OF IP3 RECEPTORS IS A COMPONENT OF PHOTOTRANSDUCTION IN GASTROPODS RETINA.

Zhukov V. V.1, Saphonov M.V.1
Immanuel Kant Baltic Federal University, Kaliningrad, Russia

e-mail: valerzhukov@mail.ru

The bulk of information on the molecular mechanisms of light signal conversion in photoreceptors has so far been obtained in studies of eye of insects and vertebrates, as well as bivalves. Studies in this direction of gastropods, representing the most numerous class of Mollusca, have not been conducted yet.

In the present research, a pharmacological analysis of the light reactions of the retina of the freshwater mollusc Lymnaea stagnalis and the land snail Achatina fulica was carried out. The effect of the substances influencing the inositol-3-phosphate and guanylate cyclase signaling pathways on the amplitude of the slow wave of the electroretinogram (ERG) of the isolated eye was studied. For analysis, the following substances were selected: 1) 2-aminoethyl diphenyl borate (2-APB, IP3 receptor blocker, activation of which is a component of phototransduction in rhabdomeric photoreceptors of flies); 2) (+)-cis-diltiazem hydrochloride (DTZ, blocker of CNG channels, the control of which is a link in phototransduction in vertebral ciliary receptors); 3) methylene blue (MB) as a guanylate cyclase inhibitor. The substances were introduced into physiological saline to a concentration of 10-5 - 10-4 M.

The studies were carried out in the range of LED flash durations (λmax = 525 nm) from 1 ms to 1.5 s. The results are presented in the form of a histogram for the duration of the light stimulus of 500 ms, in response to which the ERG reaches a value close to the maximum for a given light intensity. In mollusсs of both species, only 2-ADB caused statistically significant changes in the ERG amplitude in response to light flash with duration more than 1 ms. The obtained suppression of the ERG amplitude was reversible and disappeared several hours after the restoration of the initial saline solution. On the contrary, DTZ and MS up to 10-4 M did not have a significant effect on ERG.

It is supposed that the inositol-3-phosphate phototransduction pathway is realized in the photoreceptors of the retina of the studied molluscs.

S.M.V. activity was supported by a grant from the Immanuel Kant BFU as part of the 5-100 program.

 

 

ИММУНОМОДУЛИРУЮЩАЯ И ПСИХОМОДУЛИРУЮЩАЯ РОЛЬ КИШЕЧНОГО МИКРОБИОМА ПРИ РАССЕЯННОМ СКЛЕРОЗЕ

Абдурасулова И. Н.1, Абдурасулова И.Н.1, Тарасова Е.А.1, Мацулевич А.В.1, Иванов А.Б.2, Ульянцев В.И.2, Бисага Г.Н.3, Негореева И.Г.4, Столяров И.Д.4
ФГБНУ Институт экспериментальной медицины, Санкт-Петербург, Россия, ФГАОУВО «Национальный исследовательский университет ИТМО», Санкт-Петербург, Россия, ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова», Санкт-Петербург, Россия, ФГБУН Институт мозга им. Н. П. Бехтеревой РАН, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: i_abdurasulova

Введение: Рассеянный склероз (РС) по МКБ-10 относится к демиелинизирующим заболеваниям ЦНС. Установлено, что нейровоспаление аутоиммунные реакции играют роль на начальных этапах РС, а нейродегенерация является причиной прогрессирования заболевания и инвалидизации заболевших. Кроме двигательных, сенсорных нарушений у 70% пациентов отмечаются расстройства функций ЖКТ и у 50% - психоэмоциональные нарушения. Предполагается, что изменение состава кишечного микробиома вовлекается в патогенез РС и может опосредовать иммунные и психоэмоциональные нарушения.

Цель работы: Оценка связи изменений кишечного микробиома с субпопуляционным составом циркулирующих в крови иммунных клеток и психоэмоциональными нарушениями у пациентов с РС.

Методы: Исследованы образцы фекалий 10 здоровых волонтеров и 70 пациентов. Состав кишечного микробиома (КМ) проводили, используя метод секвенирования Illumina/Solexa. Таксономическая идентификация ОТЕ проводилась с помощью базы данных RDP. Дальнейший анализ проводился с помощью программы «Knomiсs-Biota». Фенотипы иммунных клеток определяли методом проточной цитофлуориметрии. Для оценки психоэмоционального состояния использовали набор стандартны психологических методик.

Результаты: С помощью кластерного анализа в исследованной когорте пациентов с РС было выделено 2 типа (5 подтипов) КМ. Для двух подтипов (1.1 и 2.1) КМ был характерен повышенный уровень Actinobacteria (> 10%) и сниженное содержание Bacteroidetes (< 5%), но в подтипе 1.1 содержались Euryarhaeota и повышенный уровень Verrucomicrobia (до 30%), а в подтипе 2.1 – Firmicutes составляли до 80%. В трех других подтипах КМ содержание Actinobacteria было сопоставимым и не отличалось от контрольной группы, но различалось содержание Bacteroidetes (25%, 38%, 55%), и уровень Verrucomicrobia (до 12%, 1-2% и 0%), соответственно в подтипах 2.1, 2.2 и 2.3

При анализе субпопуляционного состава циркулирующих Th клеток выявлено, что доля Th2 была выше у пациентов с 1 типом КМ, доля Th17 – у пациентов со 2 типом КМ, при этом у пациентов с подтипом 2.2 КМ было также увеличено количество DP Th17, а у пациентов с 2.1 подтипом - Th17.1. Наличие депрессии отмечалось у пациентов с РС, с повышенной долей Proteobacteria и сниженным уровнем Faecalibacterium prausnitzii.

Выводы: Полученные результаты подтверждают иммуномодулирующую и психомодулирующую роль кишечного микробиома при РС.

Работа выполнена по Госзаданию в рамках темы НИР


IMMUNOMODULATING AND PSYCHOMODULATING ROLE OF INTESTINAL MICROBIOME IN MULTIPLE SCLEROSIS

Abdurasulova I. N.1, Abdurasulova I.N.1, Tarasova E.A.1, Matsulevich A.V.1, Ivanov A.B.2, Uliyntsev V.I.2, Bisaga G.N.3, Negoreeva I.G.4, Stoliarov I.D.4
Institute of Experimental Medicine, St.Petersburg, Russia, ITMO University, St. Petersburg, Russia, Almazov Centre, St. Petersburg, Russia, Institute of Human Brain of RAS, St. Petersburg, Russia

e-mail: i_abdurasulova

Introduction: Multiple sclerosis (MS) according to ICD-10 refers to the demyelinating diseases of the central nervous system. It has been established that neuroinflammation autoimmune reactions play a role in the initial stages of MS, and neurodegeneration is the cause of disease progression and disability of patients. In addition to motor and sensory disturbances, 70% of patients have gastrointestinal function disorders and 50% have psychoemotional disorders. It is assumed that a change in the composition of the intestinal microbiome is involved in the pathogenesis of MS and can mediate immune and psychoemotional disorders.

Objective: To evaluate the relationship of changes in the intestinal microbiome with the subpopulation composition of immune cells circulating in the blood and psychoemotional disorders in patients with MS.

Methods: Fecal samples of 10 healthy volunteers and 70 patients were studied. The composition of the intestinal microbiome (IM) was performed using the Illumina / Solexa sequencing method. The taxonomic identification of OTUs was carried out using the RDP database. Further analysis was carried out using the Knomiсs-Biota program. Phenotypes of immune cells were determined by flow cytometry. To assess the emotional state used a set of standard psychological tests.

Results: Using cluster analysis in the studied cohort of patients with MS, 2 types (5 subtypes) of IM were isolated. Two subtypes (1.1 and 2.1) of IMs were characterized by an increased level of Actinobacteria (> 10%) and a reduced content of Bacteroidetes (<5%), but subtype 1.1 contained Euryarhaeota and an increased level of Verrucomicrobia (up to 30%), and in subtype 2.1 - Firmicutes accounted for up to 80%. In three other subtypes of IM, the content of Actinobacteria was comparable and did not differ from the control group, but the content of Bacteroidetes (25%, 38%, 55%, respectively, in subtypes 2.1, 2.2 and 2.3) and the level of Verrucomicrobia (up to 12%, 1-2% and 0%, respectively, in subtypes 2.1, 2.2 and 2.3) were different.

An analysis of the subpopulation composition of circulating Th cells revealed that the proportion of Th2 was higher in patients with type 1 IM, the proportion of Th17 was higher in patients with type 2 IM, while the number of DP Th17 was also increased in patients with a subtype of 2.2 IM, and in patients with 2.1 subtype - Th17.1. The presence of depression was noted in MS patients, which had an increased proportion of Proteobacteria and a reduced level of Faecalibacterium prausnitzii.

Conclusions: The results confirm the immunomodulating and psychomodulating role of the intestinal microbiome in MS.

 

 

Аддитивный защитный эффект инсулина и альфа-токоферола на нейроны коры мозга при окислительном стрессе и в условиях двухсосудистой ишемии мозга и реперфузии

Аврова Н. Ф.1, Захарова И.О.1, Зорина И.И.1, Баюнова Л.В.1
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: avrova@iephb.ru

Выявление нейропротекторов, усиливающих защитный и антиоксидантный эффекты друг друга, может лечь в основу разработки инновационных подходов для лечения и профилактики болезней, связанных с поражением ЦНС. Найдено, что инсулин и альфа-токоферол (альфа-Т) достоверно усиливают защитный эффект друг друга на нейроны коры мозга в культуре при окислительном стрессе. В работе применены методы иммуноблоттинга, RT-PCR, проточной цитометрии и другие. При изучении механизма действия инсулина и альфа-Т показано, что их совместное применение активирует протеинкиназу Akt в большей мере, чем аппликация одного из них. Активация Akt повышает жизнеспособность клеток, т.к. приводит к инактивации протеинкиназы GSK-3beta (активация которой нарушает функции митохондрий) и уменьшению отношения Bax/Bcl-2 в клетках. Инсулин увеличивал образование pGSK-3beta (Ser9) и таким образом инактивировал фермент в нейронах коры мозга, альфа-Т усиливал его эффект. Инсулин и альфа-Т уменьшали отношение Bax/Bcl-2 в нейронах, повышая экспрессию и уровень Bcl-2. Совместные эффекты инсулина и альфа-Т на активность ERK1/2 также способствовали их аддитивному защитному эффекту. Двухсосудистая ишемия мозга и реперфузия приводили к увеличению уровней продуктов перекисного окисления липидов и к окислительной инактивации Na+, K+-АТФазы в коре мозга крыс. Совместное введение интраназального инсулина (0.25 IU) и альфа-Т крысам в большей мере предотвращало увеличение уровня Шиффовых оснований, ди- и триеновых конъюгатов и повышало активность Na+, K+-АТФазы в коре мозга при ишемии и реперфузии, чем их раздельное введение. Таким образом, альфа-Т усиливает защитное действие инсулина на нейроны мозга в опытах in vitro и in vivo.

Работа выполнена по Госзаданию Министерства науки и высшего образования России - АААА-А18-118012290427-7.


Additive protective effect of insulin and alpha-tocopherol on brain cortical neurons in oxidative stress and in the conditions of two-vessel brain ischemia and reperfusion

Avrova N. F.1, Zakharova I.O.1, Zorina I.I.1, Bayunova L.V.1
Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia

e-mail: avrova@iephb.ru

The detection of neuroprotectors increasing the protective and antioxidant effects of each other may promote the development of innovative approaches for treatment and prevention of diseases concerned with CNS damage. Insulin and alpha-tocopherol (alpha-T) significantly increased the protective effects of each other on cultured brain cortical neurons in oxidative stress. Immunoblotting, RT-PCR, flow cytomentry and other methods were used in the work. Studying the mechanism of insulin and alpha-T action it was found that their combined use activated Akt protein kinase to greater extent than the exposure of neurons to one of them. Akt activation increases the cell viability as it leads to GSK-3beta protein kinase inactivation (activation of this enzyme disrupts mitochondrial function) and to decrease of Bax/Bcl-2 ratio. Insulin elevated the formation of pGSK-3beta (Ser9) and thus inactivated the enzyme in brain cortical neurons, alpha-T increased its effect. Insulin and alpha-T decreased Bax/Bcl-2 ratio in neurons, elevating the expression and the level of Bcl-2. The combined effects of insulin and alpha-T on ERK1/2 also promoted their additive protective effect. Two-vessel brain ischemia and reperfusion resulted in the increase of the levels of lipid peroxidation products and in oxidative inactivation of Na+, K+-ATPase in rat brain cortex. The combined administration of intranasal insulin (0.25 IU) and alpha-T prevented the increase of the levels of Shiff bases, di- and triene conjugates and increased Na+, K+-ATPase activity in brain cortex in conditions of ischemia and reperfusion to greater extent as compared to administration of one of these compounds. Thus, alpha-T is able to enhance the protective effect of insulin in vitro and in vivo.

0

 

 

ВЛИЯНИЕ ГИПОТЕРМИИ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ АКТИВНОСТИ НЕЙРОНОВ ПЕРВИЧНОЙ СЛУХОВОЙ КОРЫ МЫШИ

Акимов А. Г.1, Егорова М.А.1
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: agakimov@yandex.ru

Выполнено исследование разрядов одиночных нейронов первичной слуховой коры домовой мыши (Mus Musculus) при общем переохлаждении. Сравнивали амплитуды внеклеточных ответов нейронов, латентные периоды ответов и проявления постстимульной адаптации к серии звуковых сигналов при нормальной температуре тела, при понижении температуры тела на 1 - 6ºС и после ее восстановления у наркотизированных животных.

Полученные результаты показали инверсию ответов на звуковые сигналы в условиях гипотермии: ответ на сигнал исчезал, появлялся ответ на окончание сигнала, что не характерно для нейронов слуховой коры наркотизированных животных при нормальной температуре тела (Егорова, 2005). Амплитуда ответов уменьшалась вплоть до полного угасания. Проявлений постстимульной адаптации не наблюдалось. Повышение температуры тела до нормальной приводило к восстановлению типичных для нейронов первичной слуховой коры характеристик активности. При этом восстанавливался on-ответ на звуковые сигналы с латентным периодом менее 20 мс, у всех исследованных нейронов проявлялся эффект постстимульной адаптации в ответах на серии звуковых сигналов, а также восстанавливалась амплитуда спайков.

Егорова М.А. Журн. Эвол. Биохим. и физиол. 2005, т.41, № 4, с. 379-382.

Работа выполнена при поддержке федерального бюджета по госзаданию на 2018-2020 годы (№ регистрации темы АААА-А18-118013090245-6).


EFFECT OF HYPOTHERMIA ON THE ACTIVITY OF NEURONS IN THE MOUSE PRIMARY AUDITORY CORTEX

Akimov A. G.1, Egorova M.A.1
Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia

e-mail: agakimov@yandex.ru

 

 

ИНТЕГРАТИВНЫЕ ФУНКЦИИ ОРБИТОФРОНТАЛЬНОЙ КОРЫ

Александров В. Г.1,2, Губаревич Е.А.1, Кокурина Т.Н.1, Рыбакова Г.И.1, Туманова Т.С.1
ФГБУН Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург, Россия, ФГБУ ВО Российский государственный педагогический университет им. А.И.Герцена, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: aleksandrovv@infran.ru

К настоящему времени установлено, что области коры, расположенные на орбитофронтальной поверхности больших полушарий (orbitofrontal cortex, OFC), обеспечивают эмоциональное сопровождение процесса принятия решений, ориентированных на вознаграждение, то есть интеграцию эмоций и когнитивных функций. Доказано участие OFC в обработке ольфакторных сигналов, а также в интеграции ольфакторной, вкусовой и, по-видимому, висцеральной сенсорных модальностей. Анализ результатов морфологических исследований показывает, что помимо структур лимбической системы, OFC образует прямые связи с автономной корой (медиальной префронтальной и инсулярной), центральным ядром миндалины, ядрами гипоталамуса и центральным серым веществом. Перечисленные структуры, вместе с парабрахиальными ядрами моста, ядерным комплексом блуждающего нерва и группами нейронов в вентролатеральной области продолговатого мозга, образуют т.н. центральную автономную сеть (central autonomic network, CAN), реализующую функцию центрального нервного контроля висцеральных систем. При попытках выстроить и проанализировать иерархически организованные церебровисцеральные оси, как например, церебросердечную или цереброкишечную, CAN размещают на верхних уровнях этих осей. Результаты исследований, выполненных с использованием методов визуализации активности структур головного мозга, показали функциональную связь OFC со структурами CAN. Кроме того, было показано изменение состояния некоторых висцеральных систем при экспериментальных воздействиях на OFC. Эти данные дают возможность рассматривать OFC в качестве одного из узлов CAN, то есть в качестве структуры, вовлеченной в контроль автономных функций. Можно предполагать, что одной из функций OFC является участие в формировании специфических паттернов активности висцеральных систем, сопровождающих поведенческие реакции, то есть интеграция активности висцеральных систем в текущий поведенческий контекст

-

 

 

Нейрохимические нарушения в гиппокампе крыс линии Крушинского-Молодкиной при развитии генерализованной лимбической эпилепсии

Александрова Е. П.1,2, Дорофеева Н.А.1, Куликов А.А.1, Ивлев А.П.1, Глазова М.В.1, Черниговская Е.В.1
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, Санкт-Петербургский Государственный Университет, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: alyxikatich@gmail.com

Использование аудиогенно-чувствительных грызунов, в том числе  крыс линии Крушинского-Молодкиной (КМ) является наиболее адекватным методическим подходом для изучения молекулярных и клеточных механизмов развития эпилептиформной активности. Многократные стимуляции этих крыс по протоколу киндлинга приводят к распространению эпилептиформной активности в лимбическую систему мозга и кору, что может служить моделью генерализованной лимбической эпилепсии у человека. В настоящей работе в качестве нейрохимических маркеров состояния глутамат- и ГАМК-ергических нейронов гиппокампа при развитии лимбической эпилепсии были использованы везикулярный транспортер глутамата VGlut2, GluN2B-субъединица NMDA-рецепторов (NR2B), GAD67 фермент синтеза ГАМК, а также ERK1/2 киназы, синаптоподин, синапсин 1 и белок SNARE комплекса SNAP25.

При длительном киндлинге в течение 25 дней у крыс линии КМ наблюдается увеличение содержания VGlut2 в СА3 поле гиппокампа и в зубчатой извилине. Активность ERK1/2 киназ повышена в хилусе и в области контактов мшистых волокон гранулярных клеток и дендритов пирамидных нейронов СА3 поля гиппокампа, что указывает на усиление активности глутаматергических клеток. Увеличение активности синапсина1 и снижение содержания белка SNARE комплекса - SNAP25 свидетельствует об усилении выведения глутамата в синапсах.  В этих областях также повышено содержание белка отвечающего за формирование дендритных шипиков  - синаптоподина. В совокупности эти данные свидетельствуют о реорганизации нейрональных связей в гиппокампе, приводящей к возникновению  гиперсинхронизации глутаматергических нейронов. При этом в СА3 поле гиппокампа показано уменьшение содержания NR2B субъединиц рецепторов глутамата, что позволяет предположить снижение активирующего влияния глутамата на ГАМК ергические нейроны. Действительно, содержание ГАМК в гиппокампе крыс при киндлинге значительно понижено. Таким образом, показанные нарушения в содержании и активности белков отвечающих за функцию глутамат и ГАМК-ергических нейронов могут быть причиной формирования генерализованной лимбической эпилепсии.

РФФИ 19-015-00070 и Гос.задание

 

 

НЕЙРОИММУННЫЕ МЕХАНИЗМЫ РЕФЛЕКТОРНОЙ РЕГУЛЯЦИИ ДЫХАНИЯ

Александрова Н. П.1, Данилова Г.А.1, Клинникова А.А.1
ФГБУН Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: naleks@infran.ru

Согласно традиционной точке зрения функциональные взаимодействия между органами и системами органов, регуляция их активности и формирование адаптивных реакций на изменение условий внешней и внутренней среды обеспечиваются нервными и гормональными механизмами. Роль иммунных механизмов в системной регуляции физиологических функций начали рассматривать лишь в последние десятилетия ХХ века, когда стало известно, что иммунная система взаимодействует с нервной системой посредством цитокинов – пептидных молекул, экспрессируемых иммунными клетками. Установлено, что в ЦНС цитокины могут выступать в качестве модуляторов, участвовать в несинаптической межклеточной коммуникации и изменять функциональное состояние нервных клеток. Это дает возможность иммунной системе выполнять интегративную роль, участвуя посредством цитокин-рецепторного взаимодействия в центральной регуляции различных физиологических функций.

В докладе будут представлены прямые экспериментальные данные, доказывающие участие провоспалительных цитокинов в рефлекторном контроле дыхания и выявляющие пути реализации этих влияний (циклооксигназные и NO-зависимые). Экспериментально обосновывается новый подход к исследованию патогенеза системного воспаления, согласно которому системное воспаление может вызывать дисфункцию дыхательной и сердечнососудистой систем посредством действия на рефлекторные механизмы регуляции этих функций. На основании представленных данных предполагается, что эндогенное повышение церебрального уровня провоспалительных цитокинов может быть одним из механизмов нарушения функции дыхания при развитии системной воспалительной реакции и мозговых патологиях, сопровождающихся повышением уровня цитокинов в крови и цереброспинальной жидкости, а также явиться связующим звеном между инфекцией и нарушениями дыхания у новорожденных (апноэ младенцев, синдром внезапной детской смерти).

-

 

 

УЧАСТИЕ ОКСИДА АЗОТА В МЕХАНИЗМЕ РАЗВИТИЯ АЗОТНОГО НАРКОЗА

Алексеева О. С.1, Ветош А.Н.1
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: osa72@inbox.ru

Дыхание сжатым воздухом или азотом, широко используемое в водолазной практике, вызывает азотный наркоз, механизм развития которого малоизучен. Нейрофизиологическими коррелятами «азотного опьянения» являются выраженные изменения в балансе возбуждающих и тормозных медиаторных систем головного мозга. Поскольку функциональная активность глутаматергической и ГАМК-ергической систем модулируется уровнем метаболизма оксида азота в мозге, мы предположили, что NO вовлечен в развитие азотного наркоза. Для проверки этой гипотезы было проведено исследование влияния введения неселективного блокатора NO-синтазы - L-NAME (N-нитро-L-аргинин-метиловый эфир) - на развитие азотного наркоза.

      Крысам-самцам линии Вистар за 30 минут до начала эксперимента внутрибрюшинно вводили L-NAME в дозировке 10, 20, 30 и 60 мг/кг массы тела животного. После этого крыс размещали в барокамере и проводили компрессию азотом со скоростью 0,1 МПа/мин до 4,1 МПа. В ходе компрессии у животных регистрировали поведенческие реакции, изменение двигательной активности и рефлексов позы.

При анализе двигательных реакций животных под действием повышенного давления азота на фоне предварительного введения L-NAME установлено наличие дозозависимого эффекта препарата на сроки появления двигательных проявлений азотного наркоза. Оптимальной по исследуемому набору признаков была дозировка L-NAME 20-30 мг/кг, что подтверждает имеющиеся литературные данные. Снижение уровня NO в мозге посредством введения ингибитора NO-синтазы отдаляло наступление первых признаков наркоза, но не отменяло их окончательно. Это свидетельствует о том, что NO полностью не определяет течение азотного гипербарического наркоза, но модулирует его.

    

Работа выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки России (№ 007-00096-18, рег. № АААА-А18-118012290142-9).

 

 

ВОВЛЕЧЕНИЕ ГЛУТАМАТ-ЕРГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ГОЛОВНОГО МОЗГА В РАЗВИТИЕ КИСЛОРОДНЫХ СУДОРОГ

Алексеева О. С.1, Жиляев С.Ю.1, Платонова Т.Ф.1, Демченко И.Т.1
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: osa72@inbox.ru

Многочисленные исследования действия повышенного давления кислорода на организм во время гипербарической оксигенации (ГБО) или при подводных погружениях позволили обозначить его физиологические механизмы - увеличение мозгового кровотока, усиливающего доставку избыточных доз кислорода в мозг и, в ответ на это, вазоконстрикция, брадикардия, снижение сократительной способности миокарда. Изучение гипероксического барорефлекса показало причастность ГАМК-ергической нейропередачи к развитию судорожной активности в ГБО [Жиляев, Демченко, 2019]. Интересен и не изучен вклад глутамата в развитие судорожных реакций при ГБО. Нами был использован фармакологический препарат L-Methionine sulfoximine (MSO), вызывающий необратимое ингибирование глутаминсинтетазы (GS) – фермента класса лигаз, катализирующего образование L-глутамина из L-глутаминовой кислоты и аммиака. Ингибирование GS должно приводить к накоплению глутамата в ткани мозга и ускорению развития кислородных судорог при дыхании гипербарическим кислородом.

Исследования, проведенные на крысах-самцах линии Вистар, показали, что полное ингибирование глутаминсинтетазы введением MSO способствует значительному ускорению развития судорог при дыхании гипербарическим кислородом. Это может объясняться накоплением в мозге животных возбуждающего нейромедиатора глутамата, что приводит к усилению возбуждающей потенциации нейронов и развитию эпилептиформной активности. Таким образом, нами были получены данные о том, что глутаматергическая система непосредственно задействована в развитии судорожной активности при ГБО.          

Работа выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки России (№ 007-00096-18, рег. № АААА-А18-118012290142-9).

 

 

Регуляция эпилептиформной активности в энторинальной коре посредством кальций-проницаемых AMPA-рецепторов

Амахин Д. В.1, Соболева Е.Б.1, Зайцев А.В.1
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: dmitry.amakhin@gmail.com

Эпилепсия - распространенное неврологическое нарушение, характеризующееся возникновением спонтанных припадков. Некоторые особенности активности нейронов во время эпилептического приступа могут быть воспроизведены в условиях in vitro - в переживающем срезе энторинальной коры и гиппокампа крысы. Данные зоны играют ключевую роль в возникновении аномальной активности при эпилепсии височной доли. Ранее нами было продемонстрировано, что эпилептоподобная активность в энторинальной коре приводит к потенциации глутаматергических синапсов, сопровождающейся появлением кальций-проницаемых AMPA-рецепторов (КП-AMPA-Р) на постсинаптической мембране глутаматергических нейронов (Amakhin et al., 2018). Физиологическая роль этого процесса на данный момент не ясна. Это может являться как компенсационным процессом, предотвращающим последствия судорожных состояний, так и патологическим процессом, усугубляющим эффект эпилептического приступа. Целью данной работы является выявление физиологической роли КП-AMPA-Р при эпилептиформной активности в энторинальной коре. Эксперименты проводились на переживающих срезах головного мозга крыс Вистар, содержащих энторинальную кору и гиппокамп.  Эпилептиформная активность вызывалась добавлением в перфузирующий раствор 4-аминопиридина и бикукуллина, а также снижением концентрации ионов магния. Осуществлялась патч-кламп регистрация активности нейронов глубоких слоев энторинальной коры. Продемонстрировано, что вход ионов кальция во время эпилептиформных разрядов приводит к увеличению входной проводимости мембраны нейронов энторинальной коры. Эта дополнительная проводимость обеспечивает шунтирующее торможение и снижает вероятность возникновения следующего эпилептиформного разряда. Фармакологическая блокада КП-AMPA-Р селективным антагонистом ИЭМ-1460 приводит к увеличению частоты эпилептиформных событий в срезе энторинальной коры на 70% за счет ингибирования этой кальций-зависимой проводимости. Поскольку по мере развития эпилептоподобного состояния вклад NMDA-рецепторов в постсинаптический ток снижается, то можно предположить, что встраивание КП-AMPA-Р компенсирует снижающийся вход кальция через NMDA-рецепторы и тем самым поддерживает шунтирующую кальций-зависимую проводимость на высоком уровне. Таким образом, встраивание КП-AMPA-Р во время эпилептиформной активности компенсирует функциональное выключение NMDA-рецепторов, снижает возбудимость нейронов и всей нейрональной сети в целом и поэтому может рассматриваться как противоэпилептический механизм. Amakhin, D.V., E.B. Soboleva, J.L. Ergina, S.L. Malkin, A.V. Chizhov, and A.V. Zaitsev. 2018. Seizure-Induced Potentiation of AMPA Receptor-Mediated Synaptic Transmission in the Entorhinal Cortex. Front. Cell. Neurosci. 12:486.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ №18-315-20043

 

 

Локализация движущихся и неподвижных источников звука при возрастных нарушениях слуха

Андреева И. Г.1, Гвоздева А.П.2, Ситдиков В.М.2, Огородникова Е.А.3, Клишова Е.А.4, Голованова Л.Е.4
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург, Россия, Городской медико-социальный гериатрический центр, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: ig-andreeva@mail.ru

Пресбиакузис представляет интерес как модель постепенного, в зависимости от степени сенсоневральной тугоухости (СНТ), выключения высокочастотного бинаурального механизма пространственного слуха. В работе поставлена цель выяснить, каким образом этот процесс выключения влияет на локализацию источника звука. Получены показатели пространственной разрешающей способности слуха по расстоянию для неподвижных и движущихся звуковых образов (ЗО), и определены пороги слухового восприятия приближения и удаления ЗО по времени. Моделирование снижения тонального слуха при умеренной СНТ не приводило к снижению пространственной разрешающей способности, т.е. частичное выключение высокочастотного бинаурального механизма не влияло на способность оценки расстояния до источника звука. Вместе с тем пациенты с СНТ демонстрировали большую внутригрупповую вариабельность порогов, чем испытуемые с нормальным слухом. При сравнении порогов по расстоянию для неподвижных ЗО не было обнаружено их достоверных различий между группами с легкой, умеренной СНТ и нормой слуха. Пороги  по расстоянию для движущихся ЗО были почти вдвое больше, чем для неподвижных у испытуемых с нормой слуха и у пациентов с легкой СНТ. У пациентов с умеренной СНТ различий между этими порогами не наблюдалось. Для всех групп с СНТ порог по времени достоверно отличался от порога у испытуемых с нормой слуха. По-видимому, при СНТ есть другой фактор, который влияет на восприятие движущихся источников звука, помимо повышения порогов слуха. У пациентов  с легкой и умеренной СНТ выявлена корреляция показателей восприятия движущихся ЗО – порогов по расстоянию и по длительности (времени). Обнаруженная взаимосвязь этих показателей может свидетельствовать о разной степени вовлечения центральных отделов слуховой системы в патологический процесс на фоне одинаковой потери тонального слуха. Работа выполнена в рамках госзадания (тема № АААА-А18-118013090245-6) при частичной поддержке РФФИ (проект № 18-015-00296, РФФИ № 06-04-48212).

Работа выполнена в рамках госзадания (тема № АААА-А18-118013090245-6) при частичной поддержке РФФИ (проект № 18-015-00296, РФФИ № 06-04-48212).


Localization of stationary and moving sound sources in age-related hearing disorders

Andreeva I. G.1, Andreeva I.G.2, Gvozdeva A.P.2, Sitdikov V.M.2, Sitdikov V.M.3, Klishova E.A.4Golovanova L.E.4,
Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia, I.M. Sechenov institute of evolutionary physiology and biochemistry RAS, Saint-Petersburg, Russia, Pavlov Institute of Physiology RAS, Saint-Petersburg, Russia, Municipal Geriatric Medical and Social Center, Saint-Petersburg, Russia

e-mail: ig-andreeva@mail.ru

Presbyacusis is of interest as a model of gradual decrease of the high-frequency binaural mechanism of spatial hearing.  The decrease is depend on the degree of sensorineural hearing loss (SHL). The goal is to find out how this decrease affects the sound source localization. Auditory indicators of spatial resolution by distance for stationary and moving sound images (SI) and temporal thresholds to determine the approach and removal of SI were obtained. Modeling of tonal hearing loss in case of moderate SHL did not lead to a decrease in spatial resolution, i.e. partial shutdown of the high-frequency binaural mechanism did not affect the ability to estimate the auditory egocentric distance. However, patients with SHL showed greater intra-group threshold variability than subjects with normal hearing. When comparing the distance thresholds for stationary SI, no significant differences were found between groups with mild, moderate SHL or normal hearing. The distance thresholds for moving SIs were almost twice as large as for stationary ones in subjects with normal hearing and in patients with mild SHL. There were no differences between these thresholds in patients with moderate SHL. In all groups with SHL the time threshold significantly differed from the threshold for subjects with normal hearing. There seems to be another factor in SHL that affects the perception of moving sound sources, in addition to raising hearing thresholds. In patients with mild and moderate SHL, a correlation was found between the perception of moving SI thresholds by distance and duration (time). The found correlation of these indicators may indicate a different degree of involvement of the central auditory system in the pathological process at the same loss of tonal hearing. The work was supported by state budget (topic no.AAAA18-118013090245-6) with partial support of the RFBR (project no. 18-015-00296, RFBR no. 06-04-48212).

The work was supported by state budget (topic no.AAAA18-118013090245-6) with partial support of the RFBR (project no. 18-015-00296, RFBR no. 06-04-48212).

 

 

ВЛИЯНИЕ МЕЛАТОНИНА НА ФИЗИОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ СИРИЙСКОГО ХОМЯКА (MESOCRICETUS AURATUS) В ФОТОПЕРИОДИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ СЕВЕРО-ЗАПАДА РОССИИ

Антонова Е. П.1, Астафьева П.А.2, Калинина С.Н.1, Илюха В.А.1
Институт биологии — обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра "Карельский научный центр Российской академии наук", Петрозаводск, Россия, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Петрозаводский государственный университет», Петрозаводск, Россия

e-mail: antonova88ep@mail.ru

Введение. К наиболее изученным адаптогенам и потенциальным геропротекторам относится мелатонин, обладающий антиоксидантным и иммуномодулирующим свойствами. В связи с этим, целью исследования было изучение влияния экзогенного мелатонина (100 мкг / животное) на массу тела, кормо- и водопотребление и биохимические показатели сыворотки крови самцов и самок сирийского хомяка (Mesocricetus auratus Waterhouse, 1839) в период «белых ночей» Северо-Западного ФО России (г. Петрозаводск).

Методы. Животные были разделены на 2 группы: контроль (LD: 12 часов свет / 12 часов темнота) и опыт (фотопериодические условия Северо-Запада России: NL, укорочение световой фазы дня). Исследование проводили с периода летнего солнцестояния (25.06, NL: 19:36 / 4:24) до периода осеннего равноденствия (25.09, NL: 12 / 12). Каждая группа была поделена на 2: хомяки 1-й подгруппы получали питьевую воду без мелатонина (LD, NL), 2-й – с мелатонином (LD+mel, NL+mel).

Результаты. В отличие от самок самцы сирийского хомяка оказались более чувствительны к изменению фотопериода, содержание их в NL приводило к увеличению потребления корма, массы тела в середине эксперимента и уровней холестерина и мочевины в конце опыта, при этом активности амилазы, лактатдегидрогеназы и аспартатаминотрансферазы в крови были ниже, чем в LD. Установлено, что воздействие мелатонина на параметры зависело от светового режима и пола животных. Введение гормона самкам в NL усиливало эффект светового режима, способствуя увеличению массы тела и росту значений ряда биохимических показателей сыворотки крови относительно LD. У самцов в NL+mel обнаружено снижение уровней глюкозы и мочевины в крови до контрольных значений. Применение гормона в LD оказало негативный эффект как на самцов, так и самок, вызывая интенсификацию обмена веществ и, как следствие, значительное снижение массы тела.

Выводы. Введение мелатонина в период «белых ночей» подтвердило его участие в регуляции метаболических процессов у сирийских хомяков.

Финансовое обеспечение исследований осуществлялось из средств федерального бюджета на выполнение государственного задания КарНЦ РАН (0218-2019-0073).


EFFECTS OF MELATONIN ON PHYSIOLOGICAL AND BIOCHEMICAL PARAMETERS OF SYRIAN HAMSTER (MESOCRICETUS AURATUS) IN PHOTOPERIODIC CONDITIONS OF THE NORTH-WEST RUSSIA

Antonova E. P.1, Astafieva P.A.2, Kalinina S.N.1, Ilyukha V.A.1
Institute of Biology of the Karelian Research Centre of the Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia, Petrozavodsk State University, |,

e-mail: antonova88ep@mail.ru

 

 

ВЛИЯНИЕ ФОТОПЕРИОДИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ СЕВЕРО-ЗАПАДА РОССИИ И МЕЛАТОНИНА НА АКТИВНОСТЬ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНЫХ ФЕРМЕНТОВ У СИРИЙСКОГО ХОМЯКА (MESOCRICETUS AURATUS)

Астафьева П. А.1, Антонова Е.П.2, Морозов А.В.2, Илюха В.А.2
Петрозаводский государственный университет, Петрозаводск, Россия, Институт биологии – обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра «Карельский научный центр Российской академии наук, Петрозаводск, Россия

e-mail: poly.astafiewa2011@yandex.ru

Несмотря на многочисленные исследования по применению мелатонина, существуют лишь фрагментарные сведения об его участии в адаптациях пищеварительной системы млекопитающих к условиям Севера.

В связи с этим, целью исследования было изучение влияния фотопериодических условий Северо-Запада России (г. Петрозаводск) в сочетании с экзогенным мелатонином на активность пищеварительных ферментов у самок сирийского хомяка. Животные были разделены на 2 группы: контроль (LD: 12 часов свет / 12 часов темнота) и опыт (фотопериодические условия Северо-Запада России: NL, укорочение световой фазы дня). Исследование проводили с периода летнего солнцестояния (25.06, NL: 19:36/4:24) до периода осеннего равноденствия (25.09, NL: 12/12). Каждая группа была поделена на 2: хомяки 1-й подгруппы получали питьевую воду без мелатонина (LD, NL), 2-й – в ночное время воду с мелатонином (LD+mel, NL+mel).

В результате проведенного исследования показано, что содержание хомяков в NL режиме привело к увеличению активности амилазы в сыворотке крови и к ее снижению в поджелудочной железе и тонком кишечнике. Влияние световых режимов на общую протеолитическую активность (ОПА) в органах наблюдалось только в первый месяц эксперимента: у NL животных была выявлена более высокая ОПА по сравнению с LD. Применение мелатонина в NL+mel режиме восстанавливало ритм возрастных изменений (на протяжении эксперимента) активности амилазы – обнаружено снижение активности фермента в крови и ее увеличение в органах до контрольных значений. Введение экзогенного мелатонина (NL+mel) уже в первый месяц эксперимента вызвало снижение активности липазы и протеаз в поджелудочной железе по сравнению с NL. Таким образом, введение мелатонина оказало значительный эффект на изучаемую систему в фотопериодических условиях Северо-Запада России. Работа выполнена на средства федерального бюджета на выполнение государственного задания КарНЦ РАН (0218-2019-0073).

Государственное задание КарНЦ РАН (0218-2019-0073)


EFFECTS OF PHOTOPERIODIC CONDITIONS OF THE NORTH-WEST RUSSIA AND MELATONIN ON DIGESTIVE ENZYME ACTIVITIES IN SYRIAN HAMSTER (MESOCRICETUS AURATUS)

Astaf'eva P. A.1, Antonova E.P.2, Morozov A.V.2, Ilyukha V.A.2
, St.Petersburg, Russia, Institute of Biology of the Karelian Research Centre of the Russian Academy of Sciences, Petrozavodsk, Russia

e-mail: poly.astafiewa2011@yandex.ru

Despite numerous studies on the use of melatonin, there is only fragmented information about its participation in adaptations of the digestive system of mammals to the conditions of the North. In this regard, the goal of the study was to study the effect of photoperiodic conditions of North-West Russia (Petrozavodsk) in combination with exogenous melatonin on the activity of digestive enzymes in females of the Syrian hamster. Animals were divided into 2 groups: control (LD: 12 hours light/12 hours dark) and experience (photoperiodic conditions of the North-West of Russia: NL, shortening the light phase of the day). The study was conducted from the summer solstice period (25.06, NL: 19: 36/4: 24) to the autumn equinox period (25.09, NL: 12/12). Each group was divided into 2: hamsters of the 1st subgroup received drinking water without melatonin (LD, NL), the 2nd - at night water with melatonin (LD + mel, NL + mel). As a result of the study, it was shown that the content of hamsters in the NL regimen led to an increase in amylase activity in blood serum and its decrease in the pancreas and small intestine. The effect of light regimes on total proteolytic activity (OPA) in organs was observed only in the first month of the experiment: higher OPA was detected in NL animals compared to LD. The use of melatonin in the NL + mel mode restored the rhythm of age-related changes (during the experiment) of amylase activity - a decrease in enzyme activity in the blood and its increase in organs to control values ​ ​ were found. The administration of exogenous melatonin (NL + mel) in the first month of the experiment caused a decrease in lipase and protease activity in the pancreas compared to NL. Thus, the introduction of melatonin had a significant effect on the system being studied in the photoperiodic conditions of North-West Russia. The work was carried out at the expense of the federal budget for the implementation of the state task of the KarNTS RAS (0218-2019-0073).

state task of the KarNTS RAS (0218-2019-0073)

 

 

ПОИСК МАГНИТОРЕЦЕПЦИИ В СЕТЧАТКЕ ПТИЦ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОРЕТИНОГРАФИИ

Астахова Л. А.1, Ротов А.Ю.2, Чербунин Р.В.3, Горяченков А.А.2, Анашина А.А.4, Кавокин К.В.3, Фирсов М.Л.2, Чернецов Н.С.5
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, ИЭФБ РАН, Санкт-Петербург, Россия, ИЭФБ РАН, СПбГУ, Санкт-Петербург, Россия, ИЭФБ РАН, ЗИН РАН, Санкт-Петербург, Россия, ИЭФБ РАН, ЗИН РАН, СПбГУ, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: lubkins@yandex.ru

Введение. Птицы используют магнитное поле (МП) Земли для ориентации и навигации. Сенсорный механизм восприятия МП у птиц не выяснен. К настоящему времени накоплены поведенческие данные о светозависимости магнитного компаса птиц, и более того, его зависимости от длины волны света. Предположительно, первичными сенсорными молекулами при восприятии МП у птиц являются криптохромы, обнаруживаемые в сетчатке. Мы исследовали, может ли МП модулировать зрительные сигналы в сетчатке птиц.

Методы. Материалом служила сетчатка голубей и зарянок. Активность сетчатки регистрировали методом электроретинографии (ЭРГ) ex vivo. Вспышки света подавали при двух направлениях МП (перпендикулярном и параллельном плоскости сетчатки). Применяли синие (470 нм) или красные (630 нм) световые стимулы, поскольку известно, что птицы способны ориентироваться при синем, но не красном свете. У голубей в качестве одного препарата выступала сетчатка целого глаза, а у зарянок отдельно анализировались назальная, дорсальная, темпоральная и вентральная зоны сетчатки.

Результаты. Был выявлен небольшой, но статистически значимый эффект направления МП на амплитуду полунасыщенных фотоответов сетчатки голубей на синие вспышки, которого не наблюдается при стимуляции красным светом. Дополнительное исследование с выделением фоторецепторного (ФР) ответа и с аналогичным протоколом показало, что у голубей направление МП не влияет на амплитуду ФР ответа как на синие, так и на красные вспышки. У зарянок результат, полученный у голубей, воспроизвелся, но только для назальной области сетчатки.

Выводы. Мы показали, что МП способно модулировать ответы сетчатки птиц на синие, но не на красные вспышки, что согласуется с поведенческими данными о спектральной чувствительности магнитного компаса птиц. Метод ЭРГ позволяет регистрировать ответ сетчатки в целом, и нельзя исключить, что сенсорный механизм магнитного компаса работает лишь в отдельных клетках сетчатки, что могло бы объяснить небольшую величину выявленного эффекта.

РНФ 16-14-10159

Изменение амплитуды электроретинографических ответов сетчатки птиц на синие и красные вспышки при изменении направления магнитного поля (МП)

Changes of the amplitude of the avian electroretinographic responses to blue and red light flashes under changes of MF direction


Searching for magnetoreception in the avian retina by electroretinographic method

Astakhova L. A.1, A.Yu. Rotov2, R.V. Cherbunin3, A.A. Goriachenkov2, Anashina A.A.2, Kavokin K.V.3, Firsov M.L.2, N. Chernetsov4
Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia, IEPHB, Saint-Petersburg, Russia, IEPHB, St Petersburg State University, Saint-Petersburg, Saint-Petersburg, IEPHB, St Petersburg State University, Saint-Petersburg, Russia, IEPHB, St Petersburg State University, Zoological Institute, Saint-Petersburg, Russia

e-mail: lubkins@yandex.ru

Introduction. Birds use the Earth magnetic field (MF) for orientation and navigation. Much indirect evidence suggests that avian magnetic compass is light-sensitive, wavelength-sensitive and is localized in the retina. Hypothetically, the primary sensory molecule for MF perception are cryptochromes found in the retina. We studied whether MF modulates visual signals in the avian retina.

Methods. Material was the retina of pigeons and European robins. Retinal activity was recorded by electroretinography (ERG) ex vivo. Light flashes were applied under two directions of MF (perpendicular and parallel to retinal plane). We used blue (470 nm) and red (630 nm) stimuli given the fact that birds orientate under blue and green light, but not under red light. In pigeon, one preparation was equal to retina of whole eye; in European robin, we separately analyzed nasal, dorsal, temporal and ventral part of the retina.

Results. In pigeon, MF direction has small but statistically significant effect on amplitude of half-saturating responses to blue, but not red flashes. Additional study with photoreceptor (PR) response extraction using the same protocol shown that in pigeon MF direction does not affect the amplitude of isolated PR response (to both blue and red stimuli). In European robin, result observed in pigeon reproduced for nasal part of the retina only.  

Summary. We show that MF direction can modulate response of the avian retina to blue, but not red flashes. This result is in a good agreement with behavioural data showing successful orientation of birds in MF under blue but not under red illumination. ERG method allows to record total response of the retina, and we could not exclude that sensory mechanism function in the selected cells of the the retina. This could explain why we observed the modest effect.

RSF 16-14-10159

 

 

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЙРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И СМЕЩЕНИЯ ВНИМАНИЯ КАК ПРОЦЕССА, ВЛИЯЮЩЕГО НА ФОРМИРОВАНИЕ ПСИХОЭМОЦИОНАЛЬНОГО ПОВЕДЕНИЯ

Астащенко А. П.1, Комиссарова О.В.2, Дорохов Е.В.2, Комиссаров С.А.2, Никоненко С.И.2, Варварова С.И.2
ФГБОУ ВО ВГМУ им. Н.Н. Бурденко Минздрава России, Воронеж, Россия, ВГМУ им. Н.Н. Бурденко, Воронеж, Россия

e-mail: cercea1@rambler.ru

За последние 15 лет отмечается возрастание интереса к нейрофизиологическим основам эмоционального поведения человека. Внимание рассматривается как базовая функция нервной системы, обеспечивающая адекватное целенаправленное поведение. Внутренние психофизиологические процессы, такие как эмоционально-мотивационные состояния индивида, способны влиять на особенности отбора анализируемой информации, тенденцию избирательно направлять внимание. В литературе часто можно встретить термины attention biases, attention shift или смещение (уклоны, предвзятость) внимания. Механизмы, лежащие в основе данного явления, способны оказывать существенное влияние на социально-эмоциональное развитие человека, побуждать к реализации адаптивного поведения или дезадаптации. Результаты, проведенного нами исследования, демонстрируют, что уровень тревожности, превышающий нормальные значения, у молодых здоровых испытуемых (обучающиеся ВУЗа), способен влиять на зрительное внимание, «смещая» его к / от негативно окрашенной эмоциональной информации. Результаты психометрических исследований показали превышающие норму значения личностной и ситуативной тревожности у обучающихся. Выявлена связь между вегетативными параметрами (ЧСС, вагосимпатическим индексом - LF/HF, уровнем глюкозы в крови), уровнем тревожности и асимметричной активацией коры мозга во фронтальных отведениях. У участников со смещением зрительного внимания на негативную эмоциональную информацию значения спектральных мощностей ритма α-диапазона позволяют предположить наличие выраженной активности правых фронтальных зон коры мозга у данных испытуемых. Отмечается отрицательная корреляционная связь между показателем TBR (theta / beta ratio of EEG) и контролем внимания. Сравнение показателей TBR слева и справа у данных испытуемых показало, что справа значения TBR выше, чем в левых фронтальных областях.

нет

 

 

Нейрофизиологические критерии реабилитационных возможностей кинезотерапии у детей с диффузной мышечной гипотонией.

Атлас Е. Е.1
ФГБОУ ВО "Тульский государственный университет", Тула, Россия

e-mail: atlas.lena@yandex.ru

Актуальность. В современных научных публикациях, посвященных вопросам здоровья детей и подростков, встречается термин «минимальная мозговая дисфункция» (ММД), который в клинической практике пока не получил однозначной интерпретации. Содержание его остаются в большинстве случаев неясными, в результате дети с ММД не получают своевременной и адекватной коррекционно-реабилитационной помощи. Диагностика повреждений не осуществляется, рациональные программы реабилитации отсутствуют. По мере роста у такого ребенка появляется диагноз «минимальные мозговые дисфункции». Если патологическое состояние своевременно не диагностируют и не лечат, это приводят к расстройствам регуляции функций организма, которые затем проявляются в более позднем возрасте.  Вовлечение неспецифических структур ствола и диэнцефальной области полушарий головного мозга в патологический процесс может сопровождаться нарушением мозговой вегетативной регуляции с формированием психовегетативного синдрома. В дальнейшем это может быть одной из причин развития позно-тонических расстройств, периферической цервикальной недостаточностью, напряжением шейно-затылочных мышц, асимметрией плечевого пояса, выраженным отстоянием лопаток в сочетании с гипотонией надостных и подостных мышц, слабостью мышц рук, иногда кривошеей. По мере быстрого роста у 70-75% формируется искривление позвоночника, обычно расцениваемое как идиопатическое. Выявление нейрогенного происхождения сколиотической деформации позвоночника открывает дополнительные перспективы в терапии. Механизмы лечебного действия физических упражнений основаны на коррекции психических, физиологических и биохимических процессов, обеспечивающих внешние управляющие воздействия на функциональные системы организма. Комплексная методика, включающая индивидуализированную кинезотерапию в сочетании с массажем, и мануальной терапией, является важнейшим и надежным способом реабилитации детей с ММД и сопутствующими расстройствами опорно-двигательного аппарата и вегетативными расстройствами. Материалы и методы исследования. Целью исследования явилось обоснование механизма развития и выявление закономерностей системных связей вегетативной дисфункции и патологических нарушений опорно-двигательного аппарата у детей с ММД, а также определение места кинезотерапии в комплексе восстановительных мероприятий Для выполнения исследования была предпринята попытка решить несколько задач: 1. Выявить у детей наиболее выраженные признаки ММД – расстройства опорно-двигательного аппарата и вегетативные расстройства.2. Разработать комплексную методику реабилитации детей с ММД на основе индивидуализированной кинезотерапии.3. Создать математическую модель для оценки эффективности метода коррекции (кинезотерапии) признаков ММД у детей.Результаты работы существенно дополнили имеющиеся представления о психофизиологических и электрофизиологических особенностях при минимальной мозговой дисфункции у детей. Была разработана система комплексного обследования детей с ММД с использованием набора современных электро- и нейрофизиологических методов исследования детей (метод компьютерной оптической топографии, поверхностной электронейромиографии, компьютерной кардиоинтервалографии, методы нейропсихологиического обследования др.) для выявления наиболее выраженных признаков ММД. Методики были подобраны для целенаправленного выявления признаков ММД – расстройств опорно-двигательного аппарата и вегетативных расстройств, а также их количественного анализа. Предложенная математическая модель на основе применения факторного анализа массива показателей была использована для оценки эффективности метода коррекции (кинезотерапии) признаков ММД у детей. По результатам исследования сделаны следующие выводы.1. Дети с диагнозом «минимальная мозговая дисфункция» имеют набор определенных клинических проявлений, среди которых наиболее частыми являются расстройства опорно-двигательного аппарата и вегетативные расстройства. Комплексное клинико-психологическое, нейропсихоло-гическое и нейрофизиологическое исследование дает возможность осуществить их информативную диагностику.2. Математическая модель на основе применения факторного анализа массива показателей электро- и нейропсихологических исследований информативна для оценки эффективности применяемого метода коррекции (кинезотерапии) признаков ММД у детей.

-


Neurophysiological criteria of the rehabilitation possibilities of kinesitherapy in children with diffuse muscular hypotonia.

Atlas E. E.1
"Tula state University", Tula, Russia

e-mail: atlas.lena@yandex.ru

Relevance. In modern scientific publications on the health of children and adolescents, the term "minimal brain dysfunction" (MMD) occurs, which in clinical practice has not yet received a clear interpretation. Its content remains unclear in most cases, as a result, children with MMD do not receive timely and adequate correctional and rehabilitation assistance. There is no diagnosis of injuries, and there are no rational rehabilitation programs. As the child grows, the diagnosis of "minimal brain dysfunction" appears. If the pathological condition is not diagnosed and treated in a timely manner, this leads to disorders of the regulation of body functions, which then manifest themselves later in life.Involvement of non-specific structures of the brainstem and diencephalic region of the cerebral hemispheres in the pathological process may be accompanied by a violation of the brain's vegetative regulation with the formation of a psychovegetative syndrome. In the future, this may be one of the reasons for the development of post-tonic disorders, peripheral cervical insufficiency, tension of the neck and occipital muscles, asymmetry of the shoulder girdle, pronounced shoulder blade separation in combination with hypotension of the supraspinatus and subaspinatus muscles, weakness of the arm muscles, sometimes torticollis. As they grow rapidly, 70-75% develop a curvature of the spine, usually regarded as idiopathic. Identification of the neurogenic origin of scoliotic spinal deformity opens up additional perspectives in therapy. The mechanisms of therapeutic action of physical exercises are based on the correction of mental, physiological and biochemical processes that provide external control effects on the functional systems of the body. A comprehensive method, including individualized kinesotherapy in combination with massage and manual therapy, is the most important and reliable way to rehabilitate children with MMD and accompanying disorders of the musculoskeletal system and vegetative disorders. Materials and methods of research. The purpose of the study was to substantiate the mechanism of development and identify patterns of systemic relationships between autonomic dysfunction and pathological disorders of the musculoskeletal system in children with MMD, as well as to determine the place of kinesotherapy in the complex of recovery measures. to perform the study, an attempt was made to solve several problems:1. Identify the most pronounced signs of MMD in children – disorders of the musculoskeletal system and vegetative disorders.2. Develop a comprehensive method of rehabilitation of children with MMD based on individualized kinesotherapy.3. Create a mathematical model for evaluating the effectiveness of the method of correction (kinesotherapy) of MMD signs in children.The results of the study significantly supplemented the existing understanding of psychophysiological and electrophysiological features with minimal brain dysfunction in children. A system of comprehensive examination of children with MMD was developed using a set of modern electro - and neurophysiological methods of research of children (the method of computer optical topography, surface electroneuromiography, computer cardiointervalography, methods of neuropsychological examination, etc.) to identify the most pronounced signs of MMD. The methods were selected for targeted detection of signs of MMD-disorders of the musculoskeletal system and vegetative disorders, as well as their quantitative analysis. The proposed mathematical model based on the application of factor analysis of an array of indicators was used to evaluate the effectiveness of the method of correction (kinesotherapy) of MMD signs in children. Based on the results of the study, the following conclusions are made. 1. Children with a diagnosis of "minimal brain dysfunction" have a set of certain clinical manifestations, among which the most frequent are disorders of the musculoskeletal system and autonomic disorders. Comprehensive clinical and psychological, neuropsychological and neurophysiological research makes it possible to carry out their informative diagnostics.2. the Mathematical model based on the application of factor analysis of an array of indicators of electro-and neuropsychological studies is informative for evaluating the effectiveness of the applied method of correction (kinesotherapy) of MMD signs in children.

 

 

ВЗАИМОСВЯЗЬ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ В ЖИРОВОЙ ТКАНИ С УРОВНЕМ В ЦИРКУЛЯЦИИ АДИПОКИНОВ, ИНКРЕТИНОВ И НЕКОТОРЫХ БИОМАРКЕРОВ ПРИ ОЖИРЕНИИ

Бабенко А. Ю.1, Федоров А.В.1, Матвеев Г.А.1, Алексеенко Т.И.1
ФГБУ «НМИЦ им. В. А. Алмазова» Минздрава России, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: alina_babenko@mail.ru

Жировая ткань (ЖТ) - эндокринный орган, гормональная активность которого вносит большой вклад в формирование метаболических нарушений при ожирении.  Оценка гормональной активности различных типов ЖТ и ее динамики в процессе снижения веса под влиянием интервенций – важное направление исследований.

В исследование включено 63 пациентки с ожирением в группу консервативной терапии (грКТ) и 30 пациенток в группу бариатрической хирургии (грБХ). ИМТ в грКТ соответствовал 2 степени ожирения, а в грБХ - 3 степени ожирения. В качестве контроля была обследована группа сопоставимых по возрасту здоровых женщин (грЗК). Выполнен физикальный осмотр, оценка уровня адипонектина, лептина, ГПП1, ГИП, грелина, а также биомаркеров воспаления (С-реактивного белка), оксидативного стресса (миелопероксидазы (МПО), биопсия подкожной ЖТ (ПЖТ). В биоптатах оценена экспрессия генов адипокинов (Adipoq, Lep), маркеров воспаления (MiR15, Ccl2), гипоксии (Hif1a) и регуляции дифференцировки ЖТ (Ucp1 и Prdm16). Исходно в грКТ и БХ был снижен адипонектин и повышен лептин. Экспрессия Adipoq в ПЖТ имела тенденцию к снижению в грКТ, а в грБХ  была снижена в 1,4 раза (р<0,01). Уровень мРНК Lep не был изменен в обеих группах.

Были повышены мРНК MiR15 (р=0,01), Ccl2 (р=0,001) и Hif1a (р=0,04) в группах ожирения по сравнению с грЗК, коррелировавшие с ИМТ (для Ccl2 (r= 0.56, p<0.001, для miR15 (r= 0.55, p<0.001) и между собой: Hif1a и Ccl2 (r=0.71, p<0.001, Ccl2 и miR15 (r=0.42, p<0.01). Экспрессия Adipoq была отрицательно связана с уровнем МПО (r=-0,48, р=0,036), а экспрессия Hif1a – отрицательно с уровнем грелина (r=-0,48, р=0,04) и положительно – с уровнем ГИП (r=0,45, р=0,05). Ucp1 и Prdm16 крайне редко экспрессировались в ПЖТ при ожирении. Через 3 месяца после БХ ИМТ уменьшился на 17%, а в грКТ на 10,7%. При этом уровни обоих адипокинов улучшились, но в грКТ сохранялись различия с грЗК, а в грБХ вернулись к норме.

Заключение: Увеличение ИМТ сопровождается усилением воспаления и гипоксии в ПЖТ.


RELATIONSHIPS OF THE EXPRESSION OF GENES IN FATTY TISSUE WITH LEVEL IN CIRCULATION ADIPOKINES, INCRETINES AND SOME BIOMARKERS AT OBESITY

Babenko A. Yu.1, Fedorov A.V.1, Matveev G.A.1, Alekseenko T.I.1
Almazov National Medical Research Centre, St.Petersburg, Russia

e-mail: alina_babenko@mail.ru

 

 

ПОЛОВОЙ ДИМОРФИЗМ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ МЕХАНИЗМОВ АДАПТАЦИИ К ПОТРЕБЛЕНИЮ СЛАДКО-ЖИРНОЙ ДИЕТЫ У МЫШЕЙ

Бажан Н. М.1, Яковлева Т.В.1, Дубинина А.Д.1, Макарова Е.Н.1
ИЦиГ СО РАН, Новосибирск, Россия

e-mail: bazhan-nm@yandex.ru

У грызунов наиболее адекватной моделью, описывающей развитие диет-индуцированного ожирения у людей, является ожирение, вызванное потреблением сладко-жирной диеты (СЖД), которое характеризуется более выраженными отложениями белого жира у самок, чем у самцов. Не известно, ассоциированы ли половые различия в степени ожирения с экспрессией генов в печени и жировой ткани. Целью работы явилось оценить влияние СЖД на экспрессию генов, вовлеченных в регуляцию углеводно-жирового обмена в печени, буром и белом жире.

Мыши линии C57Bl/6J потребляли в течении 10 недель СЖД или лабораторный корм. Измеряли вес тела, печени, бурого и белого гонадного и подкожного жира, уровни в крови метаболитов и гормонов, а также экспрессию генов, вовлеченных в окисление жирных кислот (Fgf21, Pparα, Cpt1), липолиз (Lipe), адипогенез (Pparγ), липогенез (Fasn, Lpl), термогенез (Ucp1), метаболизм глюкозы (Slc2a2, Slca4, G6p, Pklr, Gck, Pck). Уровень мРНК генов оценивали методом RT-ПЦР.

У самок, потреблявших СЖД (СЖД самки), индекс белого жира был больше чем у СЖД самцов. Относительно низкое накопление белого жира у самцов ассоциировалось с гиперинсулинемией и 300-кратным повышением в крови уровня белкового гормона фактора роста фибробластов 21 (FGF21), а также с 16-ти кратным повышением экспрессии гена Fgf21 в печени.  Кроме того, в печени у СЖД самцов была значительна повышена, относительно контроля, экспрессия гена Pklr, вовлеченного в гликолиз. Только у самцов СЖД повысила экспрессию гена Cpt, маркера окисления жирных кислот, в обоих депо белого жира. У самок адаптация к СЖД не сопровождалась повышением экспрессии какого-либо гена в печени, белом и буром жире. В белом гонадном жире СЖД, напротив, снизила у самок экспрессию липогенных, адипогенных и липолитических генов, что предполагает снижение затрат энергии на липидный обмен. Таким образом стратегии адаптации организма к длительному потреблению СЖД на транскрипционном уровне различаются у самцов и самок. Это необходимо учитывать при разработке подходов к фармакологической коррекции ожирения.

Eric Chang, Mita Varghese, Kanakadurga Singer Sex, Gender, Adiposity, Obesity, Sex hormones, Metabolism 15.00

Работа была выполнена при поддержке Российского Научного Фонда, грант № 17-15-01036-П.


SEX DIMORPHISM OF PHYSIOLOGICAL MECHANISMS OF ADAPTATION TO SWEET-FAT DIET IN MICE

Bazhan N. M.1
Institute of Cytology and Genetics, Novosibirsk, Russia

e-mail: bazhan-nm@yandex.ru

In rodents, the most adequate model of diet-induced obesity in humans is obesity caused by the consumption of a sweet-fat diet (SFD), which is characterized by more pronounced adiposity in females than in males.  The aim of the work was to evaluate the influence of SFD on the expression of genes involved in the regulation of carbohydrate-lipid metabolism in the liver, brown and white fat.

C57Bl/6J mice consumed SFD or laboratory chow for 10 weeks. We measured body weight, weights of liver, brown and white gonadal and subcutaneous adipose tissues, blood levels of metabolites and hormones, as well as the expression of genes involved in the oxidation of fatty acids (Fgf21, Pparα, Cpt1), lipolysis (Lipe), adipogenesis (Pparγ), lipogenesis (Fasn, Lpl), thermogenesis (Ucp1), glucose metabolism (Slc2a2, Slca4, G6p, Pklr, Gck, Pck). The level of mRNA was evaluated by RT-PCR.

Females fed SFD (SFD females) had a white fat index greater than that of SFD males. Relatively low white fat adiposity in males was associated with hyperinsulinemia and a 1000-fold increase in blood level of the protein hormone fibroblast growth factor 21 (FGF21), as well as a 16-fold increase in hepatic Fgf21 gene expression. In addition, the expression of hepatic Pklr gene involved in glycolysis was significantly increased, relative to the control, in SFD males.  In males only, SFD increased the expression of the Cpt1α gene, a marker of fatty acid oxidation, in both depots of white adipose tissue. In females, adaptation to the SFD was not accompanied by an increase in the expression of any gene in the liver, white and brown adipose tissues. In white gonadal fat, SFD, in contrast, reduced the expression of lipogenic, adipogenic, and lipolytic genes in females, which suggests a reduction in energy expenditure on lipid metabolism. Thus, adaptive strategies to long SFD consumption at the transcriptional level differ in males and females. It must be taken into account when developing approaches to the pharmacological correction of obesity.

Eric Chang, Mita Varghese, Kanakadurga Singer Sex, Gender, Adiposity, Obesity, Sex hormones, Metabolism 15.00

The work was supported by the Russian Science Foundation, grant No. 17-15-01036-P.

 

 

Влияние длительной световой депривации на возрастные изменения некоторых показателей антиоксидантной системы у крыс

Баишникова И. В.1, Хижкин Е.А.2, Ильина Т.Н.1, Илюха В.А.1, Виноградова И.А.3
Институт биологии КарНЦ РАН, ФИЦ «Карельский научный центр РАН», Петрозаводск, Россия, Институт биологии КарНЦ РАН, ФИЦ «Карельский научный центр РАН»; Петрозаводский государственный университет, Петрозаводск, Российская Федерация, Петрозаводский государственный университет, Петрозаводск, Российская Федерация

e-mail: iravbai@mail.ru

Известно, что условия освещения, воздействующие на организм на ранних этапах жизни, определяют функционирование циркадной системы взрослых животных. Изменение световых условий приводит к нарушению циркадной ритмичности, что в свою очередь влияет на различные физиологические функции организма.

Исследована активность антиоксидантных ферментов (супероксиддисмутазы и каталазы) и уровень низкомолекулярного антиоксиданта a-токоферола в органах 2-недельных, 1, 2 и 3-месячных крыс, содержавшихся в стандартных условиях освещения (12 часов свет/12 часов темнота), или в условиях постоянной темноты с периода внутриутробного развития или с момента рождения. Активность ферментов определяли спектрофотометрически, содержание a-токоферола ­– методом ВЭЖХ.

У 2-недельных крыс, содержавшихся в стандартных условиях освещения, в печени, почках и сердце наблюдалась высокая активность антиоксидантных ферментов, которая снижалась в процессе развития в почках и сердце. Содержание α-токоферола достигало максимальных значений в печени, почках и легких в 2-недельном возрасте, а в сердце в 1-месячном возрасте, затем уровень витамина уменьшался. Световая депривация приводила к изменениям возрастной динамики становления антиоксидантных ферментов, которые имели органоспецифичный характер, и к снижению содержания a-токоферола в печени, почках, сердце и скелетной мышце. Чем раньше в ходе онтогенеза начиналось воздействие световой депривации, тем более выраженными были изменения изученных показателей.

Эффекты длительного воздействия постоянной темноты на возрастные изменения ферментативного и неферментативного компонентов антиоксидантной системы у крыс в период раннего постнатального онтогенеза связаны, вероятно, с нарушением циркадных ритмов обменных процессов в условиях отсутствия чередования света и темноты и повышением в организме уровня мелатонина как у самок во время беременности и лактации, так и у их потомства.

Финансовое обеспечение исследований осуществлялось из средств федерального бюджета на выполнение государственного задания КарНЦ РАН (тема № 0218-2019-0073).


Effect of prolonged light deprivation on age-related changes in some indicators of the antioxidant system in rats

Baishnikova I. V.1, Khizhkin E.A.2, Ilyina T.N.1, Ilyukha V.A.1, Vinogradova I.A.3
Institute of Biology of the Karelian Research Centre of the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russia, Institute of Biology of the Karelian Research Centre of the Russian Academy of Sciences; Petrozavodsk State University, Petrozavodsk |, , Petrozavodsk State University, Petrozavodsk |,

e-mail: iravbai@mail.ru

 

 

СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ МИТОХОНДРИАЛЬНОГО АППАРАТА СЕРДЕЧНОЙ И СКЕЛЕТНОЙ МЫШЦ ГОЛОГО ЗЕМЛЕКОПА (HETEROCEPHALUS GLABER) В ПРОЦЕССЕ ОНТОГЕНЕЗА

Бакеева Л.Е.1, Вайс В.Б.1, Вангели И.М.1
Институт физико-химической биологии им.А.Н.Белозерского, Московского государственного университета им.М.В. Ломоносова, Москва, Россия

e-mail: bakeeva@belozersky.msu.ru

 Голый землекоп является удивительным видом, сильно отличающимся от других грызунов. Одной из наиболее интересных особенностей голого землекопа является продолжительность их жизни, которая составляет более 30 лет (против 3 лет у мышей). Для голого землекопа характерна высокая устойчивость к раку, диабету, сердечно-сосудистым заболеваниям, болезням головного мозга, а также многим инфекциям, что объясняет почему их смертность является очень низкой и почти не зависит от возраста. В настоящее время активно проводятся поиски научных объяснений феномена долголетия голого землекопа.

Исследование ультраструктуры митохондриального аппарата скелетной мышцы m. gracilis и m. quadriceps femoris в возрасте: 1 неделя, 6 месяцев, 5 лет, 7 лет, 11 лет показало, что в скелетных мышцах голого землекопа до 5-ти летнего возраста хондриом слабо развит, представлен небольшим количеством отдельных мелких митохондрий. Митохондриальный ретикулум не формируется, что можно рассматривать как один из признаков неотении у голого землекопа. Начиная с 5-ти летнего возраста в скелетной мышце голого землекопа происходит становление мощного митохондриального аппарата. К возрасту 11 лет формируется митохондриальный аппарат, структура которого иная, чем известно для скелетной мышцы. Подобная общая архитектура хондриома характерна для кардиомиоцитов.

Становление мощного митохондриального аппарата в кардиомиоцитах голого землекопа происходит также только к 5 годам и вплоть до 11-ти летнего возраста отсутствуют какие-либо признаки дегенеративных процессов на уровне ультраструктуры, что, возможно, является одним из факторов, объясняющих высокую устойчивость голого землекопа к сердечно-сосудистым заболеваниям.

Можно предположить, что формирующиеся к 11 годам в мышечной ткани голого землекопа особая организация митохондриального аппарата обеспечивает необходимый уровень окислительно-восстановительных процессов, предупреждая снижение работоспособности и развитие саркопении.

-

 

 

СЕКРЕЦИЯ ГПП-1 И ЭФФЕКТ БЛОКАДЫ М-ХОЛИНОРЕЦЕПТОРОВ НА ИОНОРЕГУЛИРУЮЩУЮ ФУНКЦИЮ ПОЧЕК ПРИ ПОСТУПЛЕНИИ ИЗБЫТКА NaCl

Балботкина Е. В.1
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Мурино, Россия

e-mail: Liravega@mail.ru

Инкретин, глюкагоноподобный пептид-1 (ГПП-1), участвует в регуляции как углеводного, так и водно-солевого баланса, способствуя нормализации уровня глюкозы в крови после приема пищи и выведению воды и солей при их избыточном поступлении. Секреция ГПП-1 в ответ на прием пищи происходит в две фазы. Первая быстрая фаза запускается рефлекторно при участии n. vagus. Регуляция секреции ГПП-1 в условиях изменения водно-солевого баланса не изучена.

Цель исследования – оценить секрецию инкретинов, ГПП-1 и глюкозозависимого инсулинотропного полипептида (ГИП), в ответ на поступление избытка NaCl, а также величину экскреции Na в условиях блокады М-холинорецепторов.

Выявлен рост концентрации ГПП-1, но не ГИП, в крови у крыс при пероральном поступлении 2.5% раствора NaCl. При пероральном введении 50% раствора глюкозы показан рост уровня как ГПП-1, так и ГИП. Блокада М-холинорецепторов неселективным холинолитиком атропином (0.2 мг/кг) и, в большей степени, М1-холинолитиком пирензепином (10 мг/кг), значительно уменьшила рост диуреза и экскреции Na почками после перорального, но не внутрибрюшинного поступлении растворов NaCl. Блокада М2- и М3-холинорецепторов галламином (0.2 мг/кг) и дарифенацином (1 мг/кг), соответственно, не повлияла на выведение избытка Na почками.

Установлено, что при поступлении NaCl через желудочно-кишечный тракт повышается уровень ГПП-1 в крови, что способствует более эффективной экскреции избытка Na. Блокада М1-холинорецепторов замедляет экскрецию Na после пероральных нагрузок NaCl. Таким образом, можно предположить, что секреция ГПП-1 в ответ на нагрузочную пробу NaCl происходит рефлекторно и опосредована М1-холинорецепторами.

Грант РНФ №18-15-00358


GLP-1 SECRETION AND THE EFFECT OF M-CHOLINORECEPTORS BLOCKADE ON THE ION-REGULATING KIDNEY FUNCTION AT THE OCCURRENCE OF EXCESS OF NaCl

Balbotkina E. V.1
Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia

e-mail: Liravega@mail.ru

Grant of the RSF No. 18-15-00358

 

 

Сопоставление энзимологических параметров холинэстераз нервной ткани и гомогената гусеницы хлопковой совки Helicoverpa (Heliothis) armigera Hbn.

Басова Н. Е.1, Розенгарт Е.В.2, Суворов А.А.2
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, ИЭФБ РАН, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: basovnat@mail.ru

Одной из ключевых проблем сравнительной нейрохимии является сопоставление каталитических характеристик ферментов нервной системы животных, стоящих на разных уровнях эволюционного развития, что хорошо иллюстрируют исследования холинэстераз (ХЭ) различного происхождения. В течение ряда лет проводились комплексные исследования свойств ХЭ хлопковой совки Helicoverpa (Heliothis) armigera Hbn., гусеницы которых повреждают более 120 видов культурных и дикорастущих растений. Практической целью таких исследований является поиск новых высокоселективных ганглиоблокаторов холинэстеразы данных насекомых–вредителей, не оказывающих отрицательного влияния на холинэргическую систему человека и млекопитающих, находящихся в биоценозе. У хлопковой совки выявлены две холинэстеразы – ацетилхолинэстераза (АХЭ) нервной цепочки и бутирилхолинэстераза (БХЭ) целого тела. Комплексное изучение субстратно-ингибиторной специфичности с использованием современных представлений о торможении высокими концентрациями  субстратов, а также исследование антиферментного действия 57-ми необратимых фосфороганических ингибиторов показали своеобразие энзимологических свойств ферментов совки по сравнению с холинэстеразами ряда членистоногих и некоторых млекопитающих, что подтверждает ряд эволюционных концепций в развитии холиновой системы и нейрогуморальной регуляции гомеостаза. Изучение их субстратной специфичности обнаружило при качественном сходстве энзимологических характеристик АХЭ и БХЭ совки с "реперными" эритроцитарной АХЭ и сывороточной БХЭ выраженное своеобразие свойств этих ферментов. Так АХЭ совки с измеримой скоростью гидролизовала бутирилтиохолин, а для БХЭ совки величины кинетических параметров не зависели от структуры ацильной части молекулы субстрата. Высокоселективными ингибиторами оказались производные фенилфосфоновой кислоты.

государственное задание ФАНО России (тема № АААА-А18-118012290427-7)


Comparison of the enzymological parameters of cholinesterases of the nervous tissue and the homogenate of the cotton scoop Helicoverpa (Heliothis) armigera Hbn.

Basova N. E.1, Rozengart E.V.2, Suvorov A.A.2
Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia, IEPhB RAS, Saint-Petersburg, Russia

e-mail: basovnat@mail.ru

One of the key problems of comparative neurochemistry is the comparison of the catalytic characteristics of enzymes of the nervous system of animals at different levels of evolutionary development, which is well illustrated by studies of cholinesterases (ChE) of various origins. For a number of years, comprehensive studies have been carried out on the properties of the ChE of the cotton scoop Helicoverpa (Heliothis) armigera Hbn.. Their caterpillars damage more than 120 species of cultivated and wild plants. The practical goal of such studies is to search for new highly selective ganglion blockers of cholinesterase data of these insect pests that do not adversely affect the cholinergic system of humans and mammals in the biocenosis. The cotton scoop revealed two cholinesterase - acetylcholinesterase (AChE) of the neural chain and butyrylcholinesterase (BChE) of the whole body. A comprehensive study of substrate-inhibitory specificity using modern concepts of inhibition by high concentrations of substrates, as well as the study of the antienzyme action of 57 irreversible phosphoroganic inhibitors, showed the unique enzymatic properties of scoop enzymes compared to cholinesterase of a number of arthropods and some mammals, which confirms a number of evolutionary concepts in development choline system and neurohumoral regulation of homeostasis. The study of their substrate specificity revealed, with a qualitative similarity of the enzyme characteristics of AChE and BChE, scoops with "reference" erythrocyte AChE and serum BChE, a distinctive peculiarity of the properties of these enzymes. So, scoop’s AChE hydrolyzed butyrylthiocholine at a measurable rate, and for scoop’s BChE, the kinetic parameters were independent of the structure of the acyl part of the substrate molecule. Phenylphosphonic acid derivatives turned out to be highly selective inhibitors.

the State Assignment of FASO of Russia (theme no. AAAA-A18-118012290427-7)

 

 

Сердечная активность двустворчатых моллюсков как интегральный показатель состояния организма животных

Бахмет И. Н.1, Екимов Д.А.2
Институт биологии КарНЦ РАН – обособленное подразделение Федерального исследовательского центра «Карельский научный центр Российской академии наук» , Петрозаводск, Россия, Отдел комплексных научных исследований федерального исследовательского центра «Карельский научный центр Российской академии наук»,, Петрозаводск, Россия

e-mail: igor.bakhmet@gmail.com

Применение оценки сердечной активности у человека показало, что работа сердца является интегральным показателем состояния организма. Вполне закономерно данная методика нашла применение в исследованиях других классов позвоночных животных. В то же время, в отношении беспозвоночных долгое время показатель активности работы сердца не применялся в связи с методическими проблемами. В последние десятилетия, благодаря разработке методики неинвазивной регистрации сердечной активности беспозвоночных, появилась возможность оценивать относительный уровень метаболизма животных, как в лабораторных, так и в полевых условиях.

            Мы, в наших исследованиях, остановились на классе двустворчатых моллюсков, что связано с рядом причин. Во-первых, предполагалось, что методика оценки сердечной активности позволит оперативно получать информацию о реакции организма моллюсков на воздействие, как абиотических, так и биотических факторов различной природы. Во-вторых, данный класс животных чрезвычайно распространен в мировом океане и довольно часто является эдафическим фактором. В связи с этим была поставлена задача оценки сердечной активности двустворок, как интегрального показателя состояния организма животных.

            Выполненные эксперименты показали, что сердечная активность моллюсков находится в достоверной зависимости от изменения абиотических (температура, соленость) и биотических (наличие питания, уровень развития гонад) факторов среды. Более того, токсикологические опыты выявили чрезвычайно высокую чувствительность двустворок к поллютантам (нефтепродукты, тяжелые металлы).

Обособленное подразделение Институт биологии федерального исследовательского центра «Карельский научный центр Российской академии наук»,

 

 

Создание регуляторов стероидогенной функции на основе тиенопиримидиновых производных, агонистов рецептора лютеинизирующего гормона

Бахтюков А. А.1, Деркач К.В.1, Сорокоумов В.Н.2, Шпаков А.О.1
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, Институт химии, Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Российская Федерация

e-mail: bahtyukov@gmail.com

Основным регулятором стероидогенеза является лютеинизирующий гормон (ЛГ), который связывается с эктодоменом рецептора ЛГ (ЛГР) и активирует его. Однако хроническое введение ЛГ и его гомолога, хорионического гонадотропина человека (ХГЧ), снижает чувствительность клеток Лейдига к гонадотропинам, вследствие чего актуальной задачей является разработка альтернативных активаторов ЛГР. Наибольший интерес представляют соединения на основе структуры тиено-[2,3-d]пиримидина, которые связываются с аллостерическим сайтом, расположенным в трансмембранном канале ЛГР. Целью работы было изучить влияние впервые разработанных нами тиено-[2,3-d]пиримидинов TP01, TP03, TP04 и TP21 на базальную активность аденилатциклазы (АЦ) в тестикулярных мембранах крыс, на уровень тестостерона (Т) в крови, экспрессию генов стероидогенеза и содержание Т в семенниках самцов крыс при однократном и трехдневном введении тиено-[2,3-d]пиримидинов. В экспериментах in vitro ХГЧ повышал базальную активность АЦ в тестикулярных мембранах более эффективно, чем тиено-[2,3-d]пиримидины, в экспериментах in vivo при однократном введении ХГЧ (20–50 МЕ/крысу) превосходил наиболее активные соединения TP03 и TP04 (15–50 мг/кг) по стероидогенному эффекту. При трехдневном введении эффект ХГЧ ослаблялся и был ниже стероидогенных эффектов TP03 и TP04. После трехдневного введения ХГЧ в семенниках повышалась экспрессия генов Star и Cyp11a1, кодирующих транспортный StAR-белок и цитохром Р450scc, ответственный за синтез прегненолона, но подавлялась экспрессия генов Lhr и Cyp17a1, кодирующих ЛГР и цитохром Р450-17α, ответственный за синтез андростендиона. Тиено-[2,3-d]пиримидины умеренно стимулировали экспрессию Star и не влияли на экспрессию Lhr, что свидетельствует о мягкой стимуляции тестикулярного стероидогенеза и отсутствии ингибирующего влияния на экспрессию ЛГР, что позволяет сохранить чувствительность семенников к гонадотропинам. Эти данные указывают на перспективность тиено-[2,3-d]пиримидинов для контролируемой стимуляции стероидогенеза. 

Работа поддержана Российским научным фондом (проект № 19-75-20122).


The development of steroidogenic function regulators based on thienopyrimidine derivatives, luteinizing hormone receptor agonists

Bakhtyukov A. A.1, Derkach K.V.1, Sorokoumov V.N.2, Shpakov A.O.1
Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia, Institute of Chemistry, St. Petersburg State University, Saint Petersburg, Russian Federation

e-mail: bahtyukov@gmail.com

The main regulator of steroidogenesis is luteinizing hormone (LH), which binds to and activates the ectodomain of the LH receptor (LHR). However, chronic administration of LH and its homolog, human chorionic gonadotropin (hCG), reduces the sensitivity of Leydig cells to gonadotropins, as a result of which the development of alternative activators of LHR is an urgent task. Of greatest interest are compounds based on thieno[2,3-d]pyrimidine structure, which bind to the allosteric site located in the transmembrane channel of the LHR. The aim of the work was to study the effect of the thieno[2,3-d]pyrimidines TP01, TP03, TP04, and TP21, which we first developed, on the basal activity of adenylyl cyclase (AC) in rat testicular membranes, on the level of testosterone (T) in the blood, the expression of steroidogenesis genes and the content of T in the testes of male rats with a single and three-day administration of thieno[2,3-d]pyrimidines. In the in vitro experiments, hCG increased the basal activity of AC in testicular membranes more efficiently than thieno[2,3-d]pyrimidines; and in the in vivo experiments in the case of a single administration, hCG (20–50 IU/rat) exceeded the most active compounds TP03 and TP04 (15–50 mg/kg) according to the steroidogenic effect. With a three-day administration, the hCG effect was weakened and was lower than the steroidogenic effects of TP03 and TP04. After a three-day hCG administration, in the testes, the expression of the Star and Cyp11a1 genes encoding the transport StAR protein and cytochrome P450scc responsible for the synthesis of pregnenolone was increased, and the expression of the Lhr and Cyp17a1 genes encoding the LHR and cytochrome P450-17α, responsible for the synthesis of androstenedione, was inhibited. Thieno[2,3-d]pyrimidines moderately stimulated the Star expression and did not affect the Lhr expression, indicating a mild stimulation of testicular steroidogenesis and the absence of an inhibitory effect on LHR expression, which allows the testes to remain sensitive to gonadotropins. These data indicate the potential of thieno[2,3-d]pyrimidines for controlled stimulation of steroidogenesis.

This work was supported by the Russian Science Foundation (project No. 19-75-20122).

This work was supported by the Russian Science Foundation (project No. 19-75-20122).

 

 

SIGMA 1 RECEPTOR – CELLULAR FUNCTIONS AND ROLE IN NEURODEGENERATION

Безпрозванный И. Б.1,2, |3
UT Southwestern Medical Center at Dallas, Dallas, США, St Petersburg State Polytechnical University, Russian Federation, Dallas, США, |, ,

e-mail: mnlabspb@gmail.com

Objectives: Sigma-1 receptor (S1R) is an endoplasmic reticulum resident transmembrane protein and changes in its expression or sequence are associated with neurodegenerative phenotypes. We studied S1R’s cellular functions, intracellular localization and neuroprotective properties of S1R agonists that prevent synaptic loss in medium spiny neurons (MSNs) in Huntington’s disease (HD) and mushroom “memory” spine loss in hippocampal neurons in Alzheimer’s disease (AD).

 

Methods: Recombinant S1R protein was expressed and purified in baculovirus expression system. Giant unilamellar liposomes (GUVs) and supported bilayers were prepared from S1R-containing proteoliposomes. Neuronal cultures were prepared from WT, YAC128, presenilin-1-M146V-knock in (PS1-KI) and APP-KI pups. To visualize spine morphology, anti-DARPP32 immunostaining or TdTomato transfection were used. To study S1R’s functions, we used calcium imaging and biochemical analyses. Mushroom spines were analyzed in vivo via transgenic GFP mice.

 

Results: We studied S1R localization to mitochondrial-associated membrane domains and biophysical determinants of S1R localization. We identified protein motifs responsible for S1R-cholesterol interactions that are essential for proper S1R targeting to the MAM regions. Knockdown or knockout of S1R expression impaired spine stability. S1R agonists 3-PPP and pridopidine prevented the loss of spines in YAC128 MSNs and the loss of mushroom spines in PS1-KI and APP-KI hippocampal neurons. S1R agonists also normalized calcium-signaling abnormalities observed in YAC128, PS1-KI and APP-KI neurons. Daily treatment of PS1-KI-GFP mice 30 mg/kg pridopidine daily prevented hippocampal mushroom spine loss in vivo.

 

Conclusions:  S1R binds cholesterol directly and functions as a lipid raft-stabilizing protein of the ER.  S1R agonist Pridopidine exerts synaptoprotective effects in preclinical models of  HD and AD,  suggesting that it has a therapeutic potential.

St Petersburg State Polytechnical University, Russian Federation


SIGMA 1 RECEPTOR – CELLULAR FUNCTIONS AND ROLE IN NEURODEGENERATION

Bezprozvannyy I. B.1,2, |3
UT Southwestern Medical Center at Dallas, St.Petersburg, United States, St Petersburg State Polytechnical University, Russian Federation, St.Petersburg, United States, |, ,

e-mail: mnlabspb@gmail.com

Objectives: Sigma-1 receptor (S1R) is an endoplasmic reticulum resident transmembrane protein and changes in its expression or sequence are associated with neurodegenerative phenotypes. We studied S1R’s cellular functions, intracellular localization and neuroprotective properties of S1R agonists that prevent synaptic loss in medium spiny neurons (MSNs) in Huntington’s disease (HD) and mushroom “memory” spine loss in hippocampal neurons in Alzheimer’s disease (AD). Methods: Recombinant S1R protein was expressed and purified in baculovirus expression system. Giant unilamellar liposomes (GUVs) and supported bilayers were prepared from S1R-containing proteoliposomes. Neuronal cultures were prepared from WT, YAC128, presenilin-1-M146V-knock in (PS1-KI) and APP-KI pups. To visualize spine morphology, anti-DARPP32 immunostaining or TdTomato transfection were used. To study S1R’s functions, we used calcium imaging and biochemical analyses. Mushroom spines were analyzed in vivo via transgenic GFP mice. Results: We studied S1R localization to mitochondrial-associated membrane domains and biophysical determinants of S1R localization. We identified protein motifs responsible for S1R-cholesterol interactions that are essential for proper S1R targeting to the MAM regions. Knockdown or knockout of S1R expression impaired spine stability. S1R agonists 3-PPP and pridopidine prevented the loss of spines in YAC128 MSNs and the loss of mushroom spines in PS1-KI and APP-KI hippocampal neurons. S1R agonists also normalized calcium-signaling abnormalities observed in YAC128, PS1-KI and APP-KI neurons. Daily treatment of PS1-KI-GFP mice 30 mg/kg pridopidine daily prevented hippocampal mushroom spine loss in vivo. Conclusions:  S1R binds cholesterol directly and functions as a lipid raft-stabilizing protein of the ER.  S1R agonist Pridopidine exerts synaptoprotective effects in preclinical models of  HD and AD,  suggesting that it has a therapeutic potential.

 

 

СИГНАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ПОСТУРАЛЬНЫХ И ЛОКОМОТОРНЫХ МЫШЦАХ ПРИ ОГРАНИЧЕНИИ ДВИГАТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ

Белова С. П.1, Тыганов С.А.1, Мочалова Е.П.1, Шенкман Б.С.1
ГНЦ РФ Институт медико-биологических проблем РАН, Москва, Россия

e-mail: Swetbell@mail.ru

Скелетные мышцы по составу входящих в них волокон принято делить на 2 типа: быстрые и медленные. В работе Козловской И.Б. и соавторов было показано, что макаки в условиях космического полета при нахождении в капсуле демонстрируют значительное снижение размеров волокон локомоторной мышцы m.vastus lateralis, которое также наблюдалось и при нахождении животных в этой капсуле на земле, в то время как размеры волокон медленной m.soleus снижались только при полете (Belozerova I.N., 2003; Shenkman B.S.,2003). Из чего следует, что этот эффект связан не только с невесомостью, но и с ограничением двигательной активности в космической капсуле.

При ограничении двигательной активности сохраняется необходимость в поддержании позы, следовательно, медленные мышцы не инактивируются полностью, в то время как работа быстрых мышц минимальна. Цель нашей работы – исследование и сопоставление молекулярных механизмов развития атрофических процессов в быстрых локомоторных мышцах и медленных постуральных мышцах. Нами был проведен эксперимент с ограничением двигательной активности продолжительностью 21 день на крысах линии Вистар. Для выполнения эксперимента нам потребовалось 16 крыс возрастом 10 недель и весом 180-200 грамм. Контрольная группа (С) содержалась поодиночке в клетках (30.0 Х40.0 см, 34 см высотой); группа крыс, у которой двигательная активность была ограничена (R),

При ограничении двигательной активности в m.EDL происходит достоверное снижение синтеза белка, снижение фосфорилирования рибосомального S6 белка, увеличение фосфорилирования eEF2. В постуральной m.soleus происходит достоверного снижения синтеза белка не наблюдалось, однако фосфорилирование других анаболических маркеров – IRS-1 и GSK3b было снижено. Фосфорилирование eEF2 в m.soleus, в отличие от m.EDL, была достоверно снижена. Экспрессия E3-убиквитинлигазы MuRF1 снижается и в m.EDL и в m.soleus, а MAFbx – только m.EDL. Снижение как синтеза белка, так и протеолитических процессов может указывать на снижение скорости белкового обмена на 21 сутках ограничения двигательной активности. 

Работа поддержана грантом РФФИ № 19-015-00074А.

 

 

Два варианта внутриклеточного развития кардиальных стволовых клеток и их роль в самообновлении и регенерации миокарда

Белостоцкая Г. Б.1, Сонин Д.Л.2, Варшавская А.А.1, Галагудза М.М.2
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, ФГБУ «НМИЦ им. В. А. Алмазова» Минздрава России, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: gbelost@mail.ru

В наших предыдущих исследованиях было показано, что продукция новых кардиомиоцитов (КМ) в ходе кардиомиогенеза происходит через формирование транзиторных клеток (ТК) путем пролиферации кардиальных стволовых клеток (КСК) как в составе колоний, так и посредством внутриклеточного развития в молодых кардиальных клетках с формированием структур «клетка-внутри-клетки» (СКВК) с капсулой. Согласно нашему мнению, образование капсулы происходит из-за компрессии актина при размножении ТК внутри незрелой клетки-хозяина, имеющей развитый актиновый цитоскелет. Было установлено, что СКВК с капсулой (D < 30 мкм) участвуют в кардиомиогенезе млекопитающих на протяжении всего онтогенеза. Анализ суспензии клеток миокарда взрослых крыс в первые дни после перманентной окклюзии коронарной артерии выявил ранее не известный феномен высвобождения ТК из зрелых КМ, обладающих четкой саркомерной структурой. В этом случае внутриклеточное развитие КСК происходит внутри вакуоли, сформированной при инвагинации КСК в цитоплазму крупного КМ. Отсутствие актиновой капсулы у этого варианта CICSs мы объясняем тем, что актин зрелого CM задействован в составе актомиозинового комплекса, осуществляющего мышечное сокращение. Сопоставление ТК на выходе из вскрытых СКВК с капсулой и СКВК без капсулы показало, что, несмотря на сходные размеры (L = 10-18 мкм), ТК, сформированные внутри вакуоли зрелых КМ, практически теряют признаки стволовости, но более ярко экспрессируют кардиальные маркеры. Это позволяет предположить, что развитие КСК в СКВК с капсулой является способом текущего обновления сердечной мышцы. При этом, развитие КСК внутри зрелых КМ направлено на продукцию более дифференцированных ТК, практически, прекардиомиоцитов, способных быстро восполнять утраченные при инфаркте КМ, являясь, по нашему мнению, инструментом регенерационного кардиомиогенеза, что, в свою очередь, открывает перспективы для поиска подходов к целенаправленному управлению регенерационными процессами в раннем постинфарктном периоде.

Гос. задание ФАНО России (тема № АААА-А18-118012290427-7), Гранты РФФИ № 12-04-00941, № 16-04-01424, ФН-Медицине (2012-2014), грант Правительства РФ № 08-08.

Рис. 1. Разрушенная СКВК в миокарде 4-дневной крысы (A), выход ТК из КМ в зоне инфаркта взрослой крысы (B,C) и популяция свободных ТК (D) на 4-й день после перманентной окклюзии аорты.

 

 

МЕХАНИЗМЫ МОДУЛЯЦИИ Cd2+-ИНДУЦИРОВАННОЙ ЦИТОТОКСИЧНОСТИ ПАКСИЛЛИНОМ И NS1619/NS004: ВОВЛЕЧЕНИЕ Ca2+-АКТИВИРУЕМОГО КАЛИЕВОГО КАНАЛА БОЛЬШОЙ ПРОВОДИМОСТИ И/ИЛИ ДЫХАТЕЛЬНОЙ ЦЕПИ МИТОХОНДРИЙ?

Беляева Е. А.1, Соколова Т.В.2
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: alenab61@mail.ru

Целью работы было изучение молекулярных механизмов модулирующего действия эффекторов Ca2+-активируемого калиевого канала большой проводимости (BK(Ca)) против вызываемой ионами тяжелого металла кадмия (Cd2+) токсичности и клеточной смерти различного типа. Эксперименты проводились на двух типах клеток (AS-30D и PC12) и изолированных митохондриях печени крысы. Ранее мы обнаружили, что цитотоксические эффекты Cd2+ снижались в присутствии паксиллина - блокатора BK(Ca) и усиливались в присутствии NS1619 и NS004 – активаторов BK(Ca). В данной работе мы показали, что оба BK(Ca) индуктора вызывали апоптоз AS-30D клеток, который был чувствителен к паксиллину. При одновременном присутствии в среде инкубации Cd2+  и NS1619 или NS004 апоптоз AS-30D клеток усиливался, и на него не влияло наличие паксиллина в среде. Как недавно было выяснено нами, паксиллин сам не вызывал апоптоз, а также не влиял на вызываемый Cd2+ апоптоз AS-30D клеток. В то же время, паксиллин индуцировал временное снижение скорости максимального, т.е. полностью разобщенного дыхания AS-30D клеток, и увеличивал продукцию активных форм кислорода, АФК. Кроме того, паксиллин частично ингибировал Cd2+-индуцированный некроз как AS-30D, так и PC12 клеток. Более того, паксиллин временно подавлял скорость максимального дыхания и у PC12 клеток, а также снижал продукцию ими АФК в присутствии Cd2+ (Belyaeva, Sokolova, 2020, Ecotoxicology and Environmental Safety, 196, 110519). Используя PC12 клетки, в настоящей работе мы показали, что NS1619 и NS004 не изменяли достоверно Cd2+-индуцированную генерацию АФК. Интересно, однако, что максимальное снижение усиленной Cd2+ внутриклеточной продукции АФК наблюдалось, когда PC12 клетки инкубировались с паксиллином в присутствии NS1619 или NS004. Оба BK(Ca) активатора усиливали повреждающее действие Cd2+ на дыхание и набухание изолированных митохондрий печени крысы в инкубационных средах различного ионного состава. 

(госзадание № ААА-А18-118012290371-3)


MECHANISM(S) OF MODULATION OF Cd2+-INDUCED CYTOTOXCITY BY PAXILLINE AND NS1619/NS004: AN INVOLVEMENT OF Ca2+-ACTIVATED BIG-CONDUCTANCE POTASSIUM CHANNEL AND/OR RESPIRATORY CHAIN OF MITOCHONDRIA?

Belyaeva E. A.1, Sokolova T.V.2
Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia, I.M. Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences, Sankt-Petersburg, Russia

e-mail: alenab61@mail.ru

The aim of the present study was to investigate molecular mechanisms of modulating action of effectors of Ca2+-activated big-conductance potassium channel (BK(Ca)) against toxicity and cell death evoked by heavy metal ions, cadmium (Cd2+). Experiments were conducted on two cell types (AS-30D, PC12) and isolated liver mitochondria of rat. Previously we observed that cytotoxic effects of Cd2+ decreased in the presence of paxilline - BK(Ca) blocker and enhanced in the presence of NS1619 or NS004 – BK(Ca) openers. In this work we have shown that both BK(Ca) activators under test induce apoptosis of AS-30D cells which is sensitive to paxilline. In the simultaneous presence of Cd2+ and NS1619 or NS004 in the incubation medium the apoptosis of AS-30D cells increased and paxilline had no influence on it. As recently obtained by us, paxilline does not induce apoptosis per se as well as does not affect the Cd2+-induced apoptosis of AS-30D cells. At the same time, paxilline produced transient decrease of maximal, i.e. completely uncoupled, respiration of AS-30D cells, and enlarged the intracellular production of reactive oxygen species, ROS. Besides, paxilline partially inhibited Cd2+-induced necrosis both of AS-30D and PC12 cells. Moreover, paxilline temporally depressed maximal respiration rate of PC12 cells as well and decreased their ROS production in the presence of Cd2+ (Belyaeva, Sokolova, 2020, Ecotoxicology and Environmental Safety, 196, 110519). Using PC12 cells, in the present work we have shown that NS1619 and NS004 do not change significantly the Cd2+-induced ROS generation. Interestingly, maximal decrease of the Cd2+-enhanced ROS formation was observed when PC12 cells were incubated with paxilline in the presence of NS1619 or NS004. The both BK(Ca) openers enhanced harmful effects of Cd2+ on respiration and membrane permeability of isolated rat liver mitochondria in incubation media of different ion content.

(state assignment no.: АААА-А18-118012290371-3)

 

 

Cd2+, КАЛИЕВЫЕ КАНАЛЫ И ДЫХАТЕЛЬНАЯ ЦЕПЬ МИТОХОНДРИЙ: МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

Беляева Е. А.1
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: alenab61@mail.ru

На данный момент считается, что неселективная пора внутренней мембраны митохондрий, играющая важнейшую роль в регуляции различных форм клеточной смерти, образуется путем конформационных изменений и «ассамблирования» уже имеющихся в природе белков. В частности, F1F0-АТФаза, циклофиллин D, транслоказа адениновых нуклеотидов, фосфатный переносчик, различные компоненты митохондриальной электрон-транспортной цепи, такие как I, III и IV дыхательные комплексы, а также ряд других белков участвуют в ее образовании/регуляции. Известно также, что дыхательный комплекс I в некоторых случаях может играть роль Na+/H+ обменника, комплекс II вовлечен в формирование/регуляцию АТФ-зависимого калиевого канала митохондрий (mitoKATP), а комплекс IV - в формирование/регуляцию митохондриального Ca2+-активируемого калиевого канала большой проводимости (mitoBKCa). Ранее нами было показано, что цитотоксическое действие ионов двухвалентного металла кадмия (Cd2+), являющегося одним из важнейших загрязнителей окружающей среды и чрезвычайно опасного для всего живого, модулируется эффекторами поры и дыхательной цепи митохондрий. Целью данной работы было сравнительное исследование механизмов модулирующего действия различных эффекторов двух выше перечисленных K+ каналов против токсического действия Cd2+, а именно диазоксида (mitoKATP  активатора) и NS1619, NS004 и паксиллина - mitoBKCa активаторов и ингибитора соответственно. В качестве экспериментальной модели использовались изолированные митохондрии печени и клетки двух линий крысы, AS-30D и PC12. Возможное участие дыхательной цепи митохондрий в модулирующем действии эффекторов калиевых каналов против индуцированной Cd2+ токсичности и клеточной смерти обсуждается (госзадание № АААА-А18-118012290371-3).

(госзадание № АААА-А18-118012290371-3)


Cd2+, POTASSIUM CHANNELS AND RESPIRATORY CHAIN OF MITOCHONDRIA: MOLECULAR MECHANISM(S) OF INTERACTIONS

Belyaeva E. A.1
Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia

e-mail: alenab61@mail.ru

It is considered now that nonselective pore of inner mitochondrial membrane, which plays an important role in regulation of different types of cell death, is formed by conformational changes and assembling of several preexisted proteins of mitochondria. In particular, F1F0-ATPase, cyclophillin D, adenine nucleotide translocase, Pi carrier, various components of mitochondrial electron transport chain, such as I, III and IV respiratory complexes as well as some other proteins participate in its formation and/or regulation. It is known also that respiratory complex I can play in some cases the role of Na+/H+ exchanger, the complex II is involved in formation/regulation of ATP-dependent potassium channel of mitochondria (mitoKATP), while the complex IV – in formation and/or regulation of mitochondrial Ca2+-activated large conductance potassium channel (mitoBKCa). Previously we have shown that cytotoxic action of divalent metal ions of cadmium (Cd2+), which is one of the most important environmental pollutants that is extremely dangerous for all living things, is modulated by effectors of the nonselective pore and the respiratory chain. The aim of the present work was comparative investigation of mechanism(s) of modulating action of various effectors of two mentioned above K+ channels against the toxic action of Cd2+, namely diazoxide (mitoKATP  activator) or NS1619, NS004 and paxilline - mitoBKCa openers/inhibitor, correspondingly. As an experimental model, isolated liver mitochondria and two cell lines (AS-30D, PC12) of rat were used. Possible involvement of mitochondrial respiratory chain in modulating action of the K+ channels effectors against the Cd2+-induced toxicity and cell death is discussed (state assignment no.: АААА-А18-118012290371-3).

(state assignment no.: АААА-А18-118012290371-3)

 

 

Вклад динамической стимуляции стопы в регуляцию нейрогенеза гиппокампа при двигательной разгрузке задних конечностей

Березовская А. С.1, Наумова А.А.2, Олейник Е.А.2, Глазова М.В.2
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, Институт эволюционной физиологии и биохимии имени И. М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: anna.beriozovskaya@iephb.ru

Морфологические, поведенческие и биохимические исследования подтверждают, что реальная и искусственная микрогравитации вызывают изменения в функционировании нейронов, и что связанная с этим гипокинезия может влиять на взрослый нейрогенез гиппокампа. Целью нашего исследования было проанализировать роль динамической стимуляции стоп в регуляции нейрогенеза гиппокампа во время разгрузки задних конечностей.

В экспериментах использовали 3-месячных самцов крыс линии Wistar. Животные были разделены на 3 группы: контроль, вывешивание и вывешивание с механической стимуляцией задних конечностей. Эксперименты были длительностью 3, 7 и 14 дней. В 14- дневном эксперименте динамическая стимуляция применялась в течение одной недели. Для группы DFS использовали имитатор подошвенной нагрузки для грызунов.

Нейрональные клетки-предшественники (НКП) выявляли путем окрашивания на белок даблкортин, пролиферирующие клетки – Ki67. Активность ERK1/2, Akt и PKA, которые регулируют пролиферацию, дифференцировку и созревание новорожденных клеток, анализировали вестерн-блоттингом.

Результаты показали, что количество НКП снижалось уже после 3-дневного вывешивания, тогда как количество Ki67 уменьшалось после 7-и и 14-ти дней. Мы также наблюдали активацию транскрипционного фактора CREB и снижение активности ERK1/2 спустя 3 дня вывешивания и повышение активности PKA спустя 14 дней в обеих экспериментальных группах. При этом, применение динамической стимуляции стоп восстанавливало популяцию НКП только в 3-х дневной группе, что сопровождалось активацией Akt-сигнального каскада.

Таким образом, двигательная разгрузка снижает уровень взрослого нейрогенеза в зубчатой извилине крыс, о чем свидетельствует снижение количества даблкортин- и Ki67- позитивных клеток, что при краткосрочном вывешивании сопровождается снижением активности протеинкиназы ERK1/2. При этом, механическая стимуляция задних конечностей восстанавливает уровень нейрогенеза гиппокампа только в условиях краткосрочной двигательной разгрузки.

Работа выполнена при поддержке РФФИ 20-015-00062

 

 

ВЛИЯНИЕ OMECAMTIV MECARBIL НА ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПРЕДСЕРДНОГО И ЖЕЛУДОЧКОВОГО МИОЗИНА С АКТИНОМ

Бершицкий С. Ю.1, Щепкин Д.В.1, Набиев С.Р.1, Никитина Л.В.1, Кочурова А.М.1, Берг В.Ю.1, Копылова Г.В.1
Институт иммунологии и физиологии УрО РАН, Екатеринбург, Россия

e-mail: serg.bersh@gmail.com

ВВДЕНИЕ. При сердечной недостаточности сократительная функция желудочков снижена. Для компенсации снижения фракции выброса был создан активатор желудочкового миозина omecamtiv mecarbil (OM) (Teerlink, Heart Fail. Rev., 2009). ОМ, связывая каталитический домен сердечного миозина, продлевает состояние сильного связывания с F-актином, увеличивая количество силогенерирующих головок миозина, уменьшает размер шага миозина и скорость скольжения F-актина по сердечному миозину в in vitro подвижной пробе.

Механизм действия ОМ изучался на кардиомиоцитах и миозине левого желудочка. Но известно, что предсердные и желудочковые изоформы миозина различаются составом тяжелых (ТЦМ) и лёгких (ЛЦ) цепей. Желудочковый миозин состоит из β-ТЦМ и желудочковых ЛЦ, а предсердный – из α-ТЦМ и предсердных ЛЦ. Изоформы миозина предсердий и желудочков различаются кинетическими и механическими свойствами.

МЕТОДЫ. Мы сравнили влияние ОМ на характеристики одиночных взаимодействий нативного миозина предсердия и желудочка свиньи со скелетным актином в оптической ловушке. Влияние ОМ на кинетику взаимодействия миозина предсердий и желудочков с F-актином оценивали по скорости скольжения актиновых филаментов в in vitro подвижной пробе.

РЕЗУЛЬТАТЫ. ОМ увеличивал время жизни головки миозина на актине, 0,7 мкМ ОМ вдвое уменьшало шаг. ОМ снижал скорость скольжения F-актина по желудочковому миозину в 7 раз, по предсердному – в 4 раза.

ОБСУЖДЕНИЕ. Различие чувствительности изоформ миозина к ОМ объясняется различием их сродства к актину в нуклеотидном состоянии. ОМ тесно связывается с миозином перед силогенерирующим шагом (состояние ADP • Pi), а время жизни в нуклеотидном состоянии в цикле изоформ миозина с α- и β-ТЦМ различно. Мы предполагаем, что различие в кинетике гидролиза определяет кинетические и механические свойства миозина предсердий и желудочков. Результаты на молекулярном уровне объясняют, почему ОМ заметно слабее влияет на характеристики предсердия, чем желудочка.

Грант РФФИ 18-015-000252 и Государственная программа AAAA-A18-118020590135-3

Рис.1. Влияние ОМ на скорость скольжения F-актина по желудочковому и предсердному миозину.

Fig. 1. The effect of OM on the sliding velocity of F-actin over ventricular and atrial myosin.


EFFECTS OF OMECAMTIV MECARBIL ON THE INTERACTION OF ATRIAL AND VENTRICULAR MYOSIN WITH ACTIN

Bershitskiy S. Yu.1, Shchepkin D.V.1, Nabiev S.R.1, Nikitina L.V.1, Kochurova A.M.1, Berg V.Y.1, Kopylova G.V.1
Institute of Immunology and Physiology UB RAS, Yekaterinburg, Russia

e-mail: serg.bersh@gmail.com

INTRODUCTION. In heart failure, the contractile function of the ventricles is reduced. To compensate for the reduction in the ejection fraction, the ventricular myosin activator omecamtiv mecarbil (OM) was created (Teerlink, Heart Fail. Rev., 2009). OM prolongs the state of strong binding to F-actin by binding the catalytic domain of cardiac myosin, thus increasing the number of myosin force-generating heads, reduces the step size of myosin molecule and the sliding velocity of F-actin over cardiac myosin in an in vitro motility assay. The mechanism of the OM effect was studied on cardiomyocytes and myosin of the left ventricle. But it is known that atrial and ventricular isoforms of myosin differ in the composition of heavy (MHC) and light (LC) chains. Ventricular myosin consists of β-TCM and ventricular LC and atrial of α-MHC and atrial LC. Isoforms of myosin atria and ventricles differ in kinetic and mechanical properties. METHODS. We compared the effect of OM on the characteristics of the single interactions of the native atrial myosin and pig’s ventricle with skeletal actin in an optical trap. The impact of OM on the kinetics of the interaction of atrial and ventricular myosin with F-actin was evaluated by the sliding velocity of actin filaments in the in vitro motility assay. RESULTS. OM increased the lifetime of the myosin head on actin; 0.7 μM OM halved the step. OM reduced the sliding velocity of F-actin in ventricular myosin by seven times, in the atrial - by four times. DISCUSSION. The difference in the sensitivity of myosin isoforms to OM is explained by the difference in their affinity for actin in the nucleotide-bound state. OM is closely associated with myosin before the power stroke (ADP • Pi state), and the lifetime in the nucleotide-bound state in the cycle of myosin isoforms with α- and β-TCM is different. We suggest that the difference in the kinetics of hydrolysis determines the kinetic and mechanical properties of atrial and ventricular myosin. Results at the molecular level explain why OM more significantly affects the characteristics of the atria than the ventricle.

Grant of the RFBR 18-015-000252 and the State Program AAAA-A18-118020590135-3

 

 

ИМПУЛЬСНЫЕ ОТВЕТЫ НЕЙРОНОВ ПЕРВИЧНОЙ СЛУХОВОЙ КОРЫ ПОВЕДЕНЧЕСКИ АКТИВНОЙ КОШКИ НА ЗВУКИ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ЖЕРТВ.

Бибиков Н. Г.1, Пигарев Иван Николаевич2
Акционерное общество Акустический институт имени акад Н.Н. Андреева, Москва, Россия, Институт проблем передачи информации имени А.А. Харкевича, Москва , Россий, Москва, Россия

e-mail: nbibikov1@yandex.ru

Введение.  Для понимания эволюции сенсорных систем.  представляет интерес анализ реакции животных на экологически-значимые раздражители. У ночных хищников, к которым относятся многие кошачьи, таковыми являются звуковые сигналы потенциальных жертв. В частности для домашних кошек и близких к ним диких видов к экологически значимым следует отнести писки мелких грызунов и сигналы певчих птиц. Мы впервые поставили задачу исследовать реакции на эти сигналы у нейронов первичной слуховой коры домашней кошки. Методы. Работу проводили в  условиях безболезненной фиксации головы без применения анестезии. Импульсацию  отдельных нейронных  кластеров коры регистрировали дифференциально парой близкорасположенных микроэлектродов. Звуковые сигналы излучали высокочастотным громкоговорителем, расположенным перед головой животного. Реакции одиночных элементов выделяли программой Spike 2. Результаты. В слуховой коре одной кошки  были зарегистрированы ответы более 50 нейронов на тональные стимулы разных частот, а также на  разные звуки её потенциальных жертв, включая сигналы мышей и крыс, а также некоторх  певчих птиц. Регистрацию осуществляли в области первичной слуховой коры, где нейроны имели  характеристические частоты в  диапазоне  8-15 кГц. В отличие от активности, регистрируемой у наркотизированных животных, реакция на такие сигналы не ограничивалась ответом на начало сигнала, а продолжалась всё время воздействия, обычно воспроизводя частотно-временную динамику звука. Продемонстрирована специфичность ответов некоторых клеток на сложные сигналы по сравнению с реакцией этих же клеток  на тональные отрезки, даже с оптимальными для исследуемой клетки частотами несущей. Отдельные клетки были способны выделять только некоторые из предъявляемых сложных звуков.  Выводы. Клетки первичной слуховой коры проявляют довольно высокую специфичность своей реакции в отношении таких экологически значимых сигналов как звуки, издаваемые  животными, которые могут являться объектами их охоты. Грант РФФИ № 19-04-00215.

 

Грант РФФИ № 19-04-00215.

 

 

Роль BDNF и proBDNF в регуляции параметров спонтанной секреции ацетилхолина в зрелых и новообразованных моторных синапсах мыши

Богачева П. О.1, Правдивцева Е.С.1, Молчанова А.И.1, Гайдуков А.Е.1, Балезина О.П.1
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия

e-mail: untergang@inbox.ru

Введение. В настоящее время описана способность скелетных мышц синтезировать и высвобождать нейротрофин мозга BDNF и его предшественник proBDNF, при этом их избирательное участие в регуляции параметров синаптической передачи в моторных синапсах на разных стадиях их формирования остается малоизученным. Целью данной работы было сопоставить способность BDNF и proBDNF оказывать острые регуляторные воздействия на параметры миниатюрных потенциалов концевой пластинки (МПКП).

Методика. Проводили регистрацию МПКП в синапсах, новообразованных в ходе реиннервации длинного разгибателя пальцев (m. EDL), и в функционально зрелых синапсах диафрагмы мыши при помощи стандартной микроэлектродной техники. Анализировали амплитуду, временные параметры и частоту МПКП.

Результаты. В новообразованных функционально незрелых синапсах BDNF (1нМ) вызывал прирост амплитуды МПКП на 50% и не влиял на их частоту. В зрелых синапсах под действием BDNF амплитуда МПКП увеличивалась на 30%, а частота МПКП на 40%. Все BDNF-индуцированные изменения МПКП в обоих типах синапсов предотвращались блокадой ТrkB рецепторов. Увеличение частоты МПКП в зрелых синапсах было обусловлено активацией фосфолипазы С, тогда как в новообразованных синапсах этот фермент не участвовал в регуляции частоты. При этом BDNF не влиял на параметры временного хода МПКП в обоих типах синапсов.

При аппликации proBDNF (1 нМ) в новообразованных синапсах амплитуда МПКП не изменялась, но наблюдалось снижение частоты МПКП на 50%. Временной ход МПКП оставался без изменений. В зрелых же синапсах proBDNF не вызвал изменений ни одного из исследуемых параметров МПКП.

Выводы. Впервые показано, что в новообразованных моторных синапсах BDNF и proBDNF оказывают несовпадающие острые воздействия на качественно разные параметры спонтанной секреции. В зрелых же синапсах BDNF имеет более широкий спектр активности, тогда как proBDNF, по-видимому, не участвует в регуляции спонтанной секреции ацетилхолина.

Грант РФФИ № 19-04-00616 а

Изменение амплитуды и частоты МПКП в новообразованных моторных синапсах m.EDL мыши под действием BDNF (a, b) и proBDNF (c,d).

Changes in amplitude and frequency of MEPPs in newly-formed motor synapses of mouse m. EDL in presence of BDNF (a, b) and proBDNF (c, d).


The role of BDNF and proBDNF in the regulation of parameters of spontaneous acetylcholine secretion in mature and newly-formed mouse motor synapses

Bogacheva P. O.1, Pravdivceva E.S.1, Molchanova A.I.1, Gaydukov A.E.1, Balezina O.P.1
Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia

e-mail: untergang@inbox.ru

Introduction. Currently, the ability of skeletal muscles to synthesize and release brain neurotrophin BDNF and its progenitor proBDNF has been described, while their involvement in the regulation of synaptic transmission in motor synapses at different stages of their formation remains poorly understood. The aim of this work was to compare the ability of BDNF and proBDNF to exert acute regulatory effects on the parameters of miniature end plate potentials (MEPPs).

Methods. MEPPs were recorded in newly-formed synapses of reinnervating extensor digitorum longus muscle (m. EDL), and in functionally mature synapses of mouse diaphragm using standard microelectrode techniques. MEPPs amplitude, time parameters, and frequency were analyzed.

Results. In newly-formed functionally immature synapses, BDNF (1nM) caused a 50% increase in the MEPPs amplitude and did not affect their frequency. In mature synapses BDNF increased both the amplitude of MEPPs by 30%, and the frequency of the MEPPs by 40%. All BDNF-induced changes in MEPPs parameters in both types of synapses were prevented by inhibition of TrkB receptors. The increase in MEPPs frequency in mature synapses was due to activation of phospholipase C, while in the newly-formed synapses this enzyme was not involved in frequency regulation. BDNF did not affect MEPPs time course of in both types of synapses.

In presence of proBDNF (1 nM) in newly-formed synapses the amplitude of MEPPs did not change, but a decrease in MEPPs frequency by 50% was observed. The time course of MEPPs remained unchanged. In mature synapses, proBDNF did not cause changes in any of the studied parameters of MEPPs.

Conclusions. We have shown for the first time that in newly-formed motor synapses BDNF and proBDNF provide individual acute effects on different parameters of spontaneous secretion. In mature synapses BDNF has a wider spectrum of activity, while proBDNF does not seem to be directly involved in regulation of spontaneous acetylcholine secretion.

RFBR grant № 19-04-00616 a

 

 

СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ НЕЙРОГОРМОНОВ ПОЗВОНОЧНЫХ (ВАЗОТОЦИН, ВАЗОПРЕССИН) НА АРТЕРИАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ У КРЫС

Боголепова А. Е.1
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: bogolepoffa@mail.ru

Аргинин-вазотоцин (АВТ)- основной гормон регуляции водно-солевого обмена у амфибий, рептилий и птиц, он синтезируется и в эпифизе млекопитающих, но ведущую роль у них играет аргинин-вазопрессин (АВП). АВП обладает выраженным антидиуретическим действием, а АВТ - антидиуретическим и мощным салуретическим эффектами [Гао, Наточин, 2004], что оказалось решающим для адаптации млекопитающих в процессе эволюции. Осмотический гомеостаз тесно связан с регуляцией объема циркулирующей крови и артериального давления (АД). Задача работы - сравнительное исследование АД под влиянием АВП и АВТ у крыс при разных состояниях водно-солевого обмена.

Эксперименты выполнены на ненаркотизированных самках крыс линии Вистар в соответствии с Российскими и международными правилами работы с лабораторными животными. АВП или АВТ вводили внутримышечно в дозе 0,05 нмоль/100 г м.т. сами по себе и на фоне гиперволемических нагрузок (5% водная нагрузка, 5% нагрузка 0,9% раствором NaCl, введение 2,5% раствора NaCl в объеме 1,8 мл/100 г м.т.); контрольной группе вводился 0,9% хлорид натрия. АД измеряли неинвазивным методом на двухканальной установке Coda. Данные представлены в M±m, достоверность отличий по отношению к контролю оценивали при помощи t-критерия Стьюдента и считали значимыми при р<0.05.

Через 20 мин после введения 0,05 нмоль АВТ прирост уровня среднего АД по сравнению с контролем у крыс составил 48±4,1мм рт.ст. (р<0.05), на фоне действия АВП- 20,1±4,2 мм рт.ст. (р>0.05). Исследование АД при изменении объема, осмоляльности и концентрации натрия в крови при нагрузочных пробах самих по себе и на фоне действия АВП и АВТ не выявило статистически значимых отличий прироста среднего АД в группах с нагрузками от аналогичного показателя контроля, что свидетельствует об эффективности регуляции поддержания соотношения объема циркулирующей крови и артериального давления в экспериментах с различными типами гиперволемических нагрузок. АВП обладает более выраженным антидиуретическим эффектом, но уступает АВТ в натрийуретической и прессорной активности, что имеет решающее значение для его участия не только в осмо-, но и в волюморегуляции.

Работа выполнена в рамках госзадания.


COMPARATIVE STUDY OF VERTEBRATE’S NEUROHORMONES (VASOTOCIN, VASOPRESSIN) EFFECT ON ARTERIAL PRESSURE IN RATS

Bogolepova A. E.1
Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia

e-mail: bogolepoffa@mail.ru

Arginine-vasotocin (AVT) is a main hormone for water-salt metabolism regulation in amphibians, reptiles and birds; it is also synthesized in the pineal gland of mammals. Nevertheless, there the leading role in the water-salt balance maintaining is played by arginine-vasopressin (AVP), which has the replacement of phenylalanine with isoleucine in the 8th position. AVP has a pronounced antidiuretic effect, AVT has an antidiuretic and powerful saluretic effect [Gao, Natochin, 2004], which determined the adaptation of mammals during evolution. The osmotic homeostasis associated with the regulation of circulating blood volume and arterial pressure (BP). The goal of this work was a comparative study of AVP and AVT effects on BP in rats under different conditions of water-salt balance. The experiments were performed on non-anesthetized female Wistar rats in accordance with Russian and international rules for working with laboratory animals. AVP or AVT were administered intramuscularly at a dose of 0.05 nmol/100 g body weight per se and with hypervolemic loads (5% oral water load, 5% oral load with a 0.9% NaCl solution, intraperitoneal administration of a 2.5% NaCl solution in 1.8 ml/100 g body weight); the control group was injected with 0.9% sodium chloride. BP was measured with the tail cuffs by a non-invasive method on Coda two-channel setup (Kent Scientific Co, USA). The data are presented as the mean and the error of the mean (M±m), the significance of differences with the control was evaluated using the Student t-test and was significant at p<0.05. The average BP level increase after 20 minutes the administration of 0.05 nmol AVT compared with the control was 48±4.1 mm Hg (p<0.05). Measurement of blood pressure after AVP injection revealed an increase of 20.1±4.2 mm Hg (p>0.05), without statistically significant differences from the control group. The study of blood pressure with changing of the volume, osmolality and concentration of sodium in the blood per se and with action of AVP and AVT did not reveal statistically significant differences; which allows us to conclude that regulation is effective maintaining the ratio of circulating blood volume and blood pressure in the area of the selected experimental options with various types of hypervolemic loads. AVP has the most pronounced antidiuretic effect, but AVT demonstrate higher natriuretic and pressor activity, which is crucial for its participation not only in osmosis, but also in volume regulation.

The work was performed as part of state assignment.

 

 

СТРУКТУРА SH3N ДОМЕНА БЕЛКА GRB2

Болгов А. А.1, |2
Санкт-Петербургский Политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия, |, ,

e-mail: bolg.alexandr@gmail.com

Болгов А.1, Корбан С.1, Лузик Д.2, Жемков В.1,3, Миви К.3, Рогачева О.2,4, Безпрозванный И.1,3

1 Лаборатория молекулярной нейродегенерации Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ), г. Санкт-Петербург, Россия

2 Лаборатория биомолекулярного ЯМР Санкт-Петербургского государственного университета, г. Санкт-Петербург, Россия

3 Отделение физиологии Юго-Западного медицинского центра Университета Техаса, Даллас, Техас, США

4 Отдел общей патологии и патологической физиологии Института экспериментальной медицины, г. Санкт-Петербург, Россия

Структурные исследования очень важны для современной физиологии, так как позволяют понять различные физиологические процессы в живых организмах. Белки-адаптеры играют ключевую роль в процессах клеточного сигналинга, поэтому детальное понимание их свойств может помочь в разработке потенциальных терапевтических агентов для лечения различных заболеваний. Одним из таких белков является Grb2 (англ. growth factor receptor-bound protein 2) — небольшой белок (215 а.о.), состоящий из одного SH2 (Src homology 2) домена, и двух SH3 (Src homology 3) доменов, расположенных на N- и C-концах молекулы [1, 2, 3, 4, 5]. Связывая активированный рецептор эпидермального фактора роста (EGFR) своим SH2 доменом, Grb2 присоединяет Sos1 к своим SH3 доменам, тем самым обеспечивая более сильное взаимодействие Sos1 и компонентов сигнальной системы Ras [2, 4, 6]. Ras система играет важную роль в регуляции клеточного роста и деления и является мишенью в терапии раковых заболеваний [7].

В данном исследовании аминокислотная последовательность N-концевого SH3 (SH3N) домена Grb2 была экспрессирована в бактериальной культуре. Полученный белок был очищен и закристаллизован, после чего проводился РСА. Анализ дифракционных данных позволил получить структуру SH3N с разрешением 2.5Å (ранее структура этого домена была получена лишь в контексте полноразмерного Grb2 с разрешением 3.1Å []). Полученная структура показала высокую степень сходства с ранее полученными структурами, однако особенности взаимодействия белковых молекул в кристалле позволили увидеть кристаллическую структуру n-Src петли, структура которой была получена лишь методами ЯМР спектроскопии. Так же было обнаружено взаимодействие С-терминали исследуемого белка с центром связывания лигандов, что позволяет предположить наличие механизмов самоингирования.

Полученная структура была опубликована в Protein Data Bank (PDB ID 6sdf). По результатам исследования была опубликована статья на английском языке [8].

Список используемых источников:

[1] Buday, L. (1999). Biochim. Biophys. Acta, 1422, 187–204

[2] Chardin, P., Cussac, D., Maignan, S. & Ducruix, A. (1995). FEBS Lett. 369, 47–51.

[3] Lewitzky, M., Kardinal, C., Gehring, N. H., Schmidt, E. K., Konkol, B., Eulitz, M., Birchmeier, W., Schaeper, U. & Feller, S. M. (2001). Oncogene, 20, 1052–1062

[4] Lowenstein, E. J., Daly, R. J., Batzer, A. G., Li, W., Margolis, B., Lammers, R., Ullrich, A., Skolnik, E. Y., Bar-Sagi, D. & Schlessinger, J. (1992). Cell, 70, 431–442.

[5] Takenawa, T., Miki, H. & Matuoka, K. (1998). Curr. Top. Microbiol. Immunol. 228, 325–342.

[6] Kouhara, H., Hadari, Y. R., Spivak-Kroizman, T., Schilling, J., BarSagi, D., Lax, I. & Schlessinger, J. (1997). Cell, 89, 693–702.

[7] Cox, A. D. & Der, C. J. (2002). Cancer Biol. Ther. 1, 599–606.

[8] Bolgov, A., Korban, S., Luzik, D., Zhemkov, V., Kim, M., Rogacheva, O. & Bezprozvanny, I. (2020). Acta Cryst. F76, 263-270.

РНФ №20-45-01004

 

 

СОПОСТАВЛЕНИЕ ЭФФЕКТОВ ФИЗИЧЕСКОЙ ТРЕНИРОВКИ НА АФК-ЗАВИСИМУЮ РЕГУЛЯЦИЮ ТОНУСА МЕЛКИХ АРТЕРИЙ ДЫХАТЕЛЬНОЙ И ЛОКОМОТОРНОЙ МУСКУЛАТУРЫ КРЫСЫ

Борзых А. А.1, Швецова А. А.2, Кирюхина О. О.3, Селиванова Е. К.2, Кузьмин И. В.2, Тарасова О. С.1
ФГБУН ГНЦ РФ Институт медико-биологических проблем РАН, Москва, Россия, Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова, биологический факультет, Москва, Россия, Институт проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН, Москва, Россия

e-mail: borzykh.anna@gmail.com

Сократительная активность скелетных мышц сопровождается повышением продукции АФК в ткани самих мышц и питающих их кровью артерий. Роль АФК в регуляции кровоснабжения дыхательных мышц и ее изменение при физической тренировке аэробной направленности исследованы мало. Цель работы — сопоставить эффекты физической тренировки на функциональные характеристики диафрагмальной артерии и глубокой артерии плеча, в том числе на вазомоторный вклад NADPH-оксидазы, основного фермента продуцирующего АФК. Тренировку самцов крыс проводили в произвольном режиме нагрузки (бег в колесе) в течение 8 недель. Для оценки интегрального влияния тренировки определяли массу левого желудочка сердца и жировой ткани, а также гормональные и биохимические показатели крови. Сократительную активность артерий исследовали в изометрическом режиме в системе wire myograph. У тренированных крыс наблюдалось увеличение массы левого желудочка (на 10%) и уменьшение массы висцерального и эпидидимального жира (на 33% и 58 %, соответственно). Концентрации тестостерона, тиреоидных гормонов, метаболитов NO, холестерина, ЛПВП и ЛПНП не различались между группами, однако уровень триглицеридов в крови тренированных крыс был ниже, чем в контроле. Сократительные ответы артерий диафрагмы и плеча при активации а1-адренорецепторов метоксамином, эндотелий-зависимое расслабление в ответ на ацетилхолин и NO-компонент этой реакции (оцениваемый по эффекту ингибитора eNOS, L-NNA) не различались у контрольных и тренированных крыс. VAS2870 (ингибитор NADPH-оксидаз) вызывал расслабление артерий, для артерий диафрагмы эффективная концентрация VAS2870 была на порядок ниже, чем для артерий плеча. У тренированных крыс реакции артерий диафрагмы на VAS2870 были увеличены по сравнению с контролем. Таким образом, физическая тренировка приводит к увеличению вклада АФК, продуцируемых NADPH-оксидазой, в регуляцию тонуса артерий дыхательной мышцы. Исследование выполнено при финансовой поддержке РНФ (проект №19-75-00610).

Грант РНФ №19-75-00610


Comparison of exercise training effects on ROS-dependent regulation of small arteries tonus from respiratory and locomotor muscles in rats

Borzykh A. A.1, Shvetsova А. А.2, Kiryukhina О. О.3, Selivanova E. K.2, Kuzmin I. V.2, Tarasova O. S.1
Russian Federation State Research Center Institute of Biomedical Problems RAS (IBMP), Moscow, Russia, Faculty of Biology, Moscow Lomonosov State University, Moscow, Russia, Institute for InformaTransmission Problems RAS, Moscow, Russia

e-mail: borzykh.anna@gmail.com

Grant RSF № 19-75-00610

 

 

Метаболизм и эффекты сфинголипидов скелетных мышц в условиях фукциональной разгрузки

Брындина И. Г.1, Шалагина М.Н.1, Протопопов В.А.1, Секунов А.В.1, Яковлев А.А.1
ФГБОУ ВО "Ижевская государственная медицинская академия", Ижевск, Россия

e-mail: i_bryndina@mail.ru

Известно, что сфинголипиды (в частности, церамид - Cer) могут действовать внутриклеточно как вторичные мессенджеры, регулирующие ряд внутриклеточных процессов, таких как гибель клеток вследствие апоптоза, некроза и некроптоза, аутофагия и митофагия, прооксидантная активность, резистентность к инсулину, перестройка цитоскелета и др. (Hannun, Obeid, 2017). Роль биоактивных сфинголипидов в развитии атрофии и дисфункции скелетных мышц при функциональной разгрузке изучена недостаточно, поэтому данное направление стало целью нашего исследования.

            Эксперименты проведены на крысах-самцах Вистар и мышах C57Bl/6.  Разгрузку мышц задней конечности длительностью от 6-12 час до 30 дней моделировали путем антиортостатического вывешивания (hindlimb suspension, HS) по Ильину - Новикову. Часть вывешенных животных получала блокаторы кислой и нейтральной сфингомиелиназы.   

            Нами установлено, что HS разной длительности сопровождается увеличением образования Cer в m. soleus, причем это характерно как для самых ранних этапов разгрузки (6-12 час), так и для более длительных сроков (14, 30 дней). Ведущим механизмом является не синтез Cer de novo (повышение экспрессии SPT не обнаружено), а сфингомиелиназный гидролиз. Применение ингибитора aSMase кломипрамина у животных, подвергнутых HS, снижает экспрессию компонентов прооксидантного комплекса (NOX2) и активность апоптоз-индуцирующего сигналлинга, уменьшает изменения мембранных транспортеров глюкозы (GLUT4) и аминокислот (SNAT2), а также влияет на  систему регуляции синтеза белка mTORC1. Особые изменения обнаружены нами в мембранах мышечных волокон. HS сопровождается формированием обогащенных церамидом мембранных микродоменов; эффект частично нивелируется кломипрамином (Bryndina et al., 2018). Установлено, что описанный ранее феномен дестабилизации липидных рафтов при кратковременной разгрузке мышц (Petrov et al., 2017) может быть частично связан с эффектами активированной сфингомиелиназы и последующей аккумуляцией церамида в сарколемме (Bryndina et al., 2018, Petrov et al., 2019). В опытах с HS кломипрамин изменяет состояние как планарных, так и кавеолярных рафтов, а также влияет на примембранный цитоскелет мышечных волокон. Важно отметить, что данный ингибитор уменьшает степень HS-индуцированной атрофии мышц.

Грант РНФ № 16-15-10220


Metabolism and effects of skeletal muscle sphingolipids in functional unloading

Bryndina I. G.1, Shalagina M.N.1, Protopopov V.A.1, Sekunov A.V.1, Yakovlev A.A.1
FSBEI HE "Izhevsk State Medical Academy", Izhevsk, Russia

e-mail: i_bryndina@mail.ru

It is known that sphingolipids (including ceramide - Cer) can act intracellularly as secondary messengers that regulate a number of intracellular processes, such as cell death due to apoptosis, necrosis and necroptosis, autophagy and mitophagy, prooxidant activity, insulin resistance, cytoskeleton rearrangement, and others (Hannun, Obeid, 2017). The role of bioactive sphingolipids in the development of skeletal muscle atrophy and dysfunction during functional unloading is not fully understood, so the study in this area has become the aim of our work. The experiments were performed in male Wistar rats and C57Bl / 6 mice. The unloading of the hind limb muscles lasting from 6-12 hours to 30 days was simulated by hindlimb suspension (HS) according to Ilyin-Novikov method. Some groups of the suspended animals were treated with the inhibitors of acid or neutral sphingomyelinases. We have found that HS of different durations is accompanied by an increase in Cer production in m. soleus, and this is characteristic for both the earliest stages (6-12 hours), and more long periods of HS (14, 30 days). The leading mechanism of Cer accumulation is not the de novo synthesis (an increase in SPT expression was not found), but sphingomyelinase hydrolysis. In muscles of animals subjected to HS, clomipramine (aSMase inhibitor) reduces the expression of the components of prooxidant complex (NOX2) and the activity of apoptosis-inducing signaling, attenuates the changes in membrane glucose and amino acids transporters (GLUT4, SNAT2), and also affects the regulator of protein synthesis (mTORC1 system). Special changes have been found in the membranes of muscle fibers. HS is accompanied by the formation of Cer-enriched membrane microdomains; the effect is partially prevented by clomipramine (Bryndina et al., 2018). We have established that the previously described phenomenon of lipid raft destabilization due to short-term muscle unloading (Petrov et al., 2017) may be associated with the effects of activated sphingomyelinase and subsequent accumulation of Cer in sarcolemma (Bryndina et al., 2018, Petrov et al., 2019). In experiments with HS, clomipramine influenced both planar and caveolar rafts, and also affected the submembrane cytoskeleton of muscle fibers. It is important to note that this inhibitor reduced the degree of HS-induced muscle atrophy.

Grant RSF № 16-15-10220

 

 

Концепция Л.А. Орбели об адаптационно-трофической функции симпатической нервной системы в свете современных данных

Бурых Э. А.1, |2
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, |, ,

e-mail: edwb66@mail.ru

Концепция Л.А. Орбели об адаптационно-трофической функции симпатической нервной системы была сформулирована на основе данных о частичном восстановлении функции утомленной мышцы после стимуляции иннервирующего ее симпатического нерва.  Это позволило автору предположить, что стимуляция симпатического нерва вызывает определенные метаболические изменения в мышце, повышающие ее функциональные возможности (феномен Орбели). Из этого частного случая был сделан вывод о том, что одной из функций симпатической нервной системы являются такие изменения метаболизма в иннервируемых органах, которые позволяют изменить функции органов применительно к определенным требованиям окружающей среды. Такие адаптивные изменения метаболизма, по мнению автора, лежат в основе адаптационно-трофической функции симпатической нервной системы. 

Сложность анализа концепции Л.А. Орбели заключается в многозначности терминов «адаптация» и «трофический». Трактовка термина «адаптация» предполагает различные варианты (В.И.Медведев, 1993).  Механизмы краткосрочной и долгосрочной адаптации могут существенно различаться. Термин «трофический» в современной интерпретации также отличается от той трактовки, которая была принята в период формулировки Л.А. Орбели своей концепции.

Отдельного внимания заслуживает и методологическая проблема выделения «симпатической нервной системы» из вегетативной нервной системы организма. (В настоящее время более употребительным является термин «симпатический отдел вегетативной нервной системы»).  Важным вопросом является и вопрос о том, следует ли противопоставлять симпатический отдел вегетативной нервной системы парасимпатическому в плане обеспечения адаптации посредством воздействия на «трофические» механизмы, или термин «адаптационно-трофическая функция» в равной степени применим и в отношении парасимпатического отдела вегетативной нервной системы?

Для понимания концепции Л.А.Орбели об адаптационно-трофической роли симпатической нервной системы важную роль играет анализ современных представлений о механизмах, лежащих в основе «феномена Орбели», положенного в ее основу. 

 Таким образом, творческое развитие концепции Л.А. Орбели требует ее рассмотрения сквозь призму современных данных и терминологии.

госзадание ИЭФБ РАН АААА - А18 - 1180122901429

 

 

ВЗАИМОСВЯЗЬ ВОСПАЛИТЕЛЬНОЙ БОЛИ И РЕАКЦИИ КОРТИКОСТЕРОНА У ПРЕНАТАЛЬНО СТРЕССИРОВАННЫХ КРЫС В ПОСТНАТАЛЬНОМ ОНТОГЕНЕЗЕ

Буткевич И. П.1, Михайленко В.А.1, Вершинина Е.А.1
ФГБУН Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: irinabutkevich@yandex.ru

Введение: Продолжительная или сильная повторная боль является стрессом, активирующим гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальную систему (ГГАКС). Имеющиеся клинические и фундаментальные данные о влиянии воспалительной боли на реактивность ГГАКС противоречивы. Важность исследования этого вопроса определяется тем, что боль, пережитая в раннем возрасте, может изменить программирование ГГАКС и вызвать нарушение поведения в дальнейшем.

Методы: Впервые с использованием модели умеренной воспалительной боли (инъекция 2.5% формалина в подошву задней конечности крысы) проведен сравнительный анализ данных по влиянию болевого ответа на уровень кортикостерона в плазме крови в разные периоды постнатального развития (1-, 7-, 25- и 90-дневные крысы) у пренатально не стрессированных и пренатально стрессированных крыс.

Результаты: У новорожденных крысят обнаружено достоверно большее увеличение уровня кортикостерона в ответ на инъекцию формалина по сравнению с увеличением гормона на инъекцию физиологического раствора, это различие сохранялось через 24 ч. Инъекция формалина 7-дневным крысятам вызывала постепенное усиление болевого ответа и увеличение секреции кортикостерона в течение 60 мин. На 30-й мин после инъекции наблюдался более высокий уровень гормона у пренатально стрессированных по сравнению с пренатально не стрессированными животными, через 24 ч уровень гормона оставался выше базального уровня и не различался между пренатально стрессированными и пренатально не стрессированными крысятами. У 25- и 90-дневных крыс обнаружена зависимость воспалительного болевого ответа и реакции кортикостерона от уровня организации ответа в ЦНС, пола особи и пренатального воздействия.

Выводы: Таким образом, увеличение в уровне кортикостерона, вызванное формалином, отражает ноцицептивный вход, а не стресс, ассоциированный с инъекцией физиологического раствора; отношение между воспалительной болью и ответом кортикостерона изменяется в процессе постнатального развития, обнаруживая половой диморфизм.

Грант РФФИ № 17-04-00214a.


RELATIONSHIP BETWEEN INFLAMMATORY PAIN AND CORTICOSTERONE RESPONSE IN PRENATALLY STRESSED RATS IN POSTNATAL ONTOGENY

Butkevich I. P.1, Mikhailenko V.A.1, Vershinina E.A.1
Pavlov Institute of Physiology, Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia

e-mail: irinabutkevich@yandex.ru

Introduction: Prolonged or severe repeated pain is the stress that activates the hypothalamic-pituitary-adrenocortical system (the HPA axis). Available clinical and fundamental data on the impact of inflammatory pain on the HPA reactivity are controversial. The importance of research into this issue is determined by the fact that pain experienced at an early age can change the HPA axis programming and cause behavioral disorders later.

Methods: A comparative analysis of data on the effect of pain response on the plasma corticosterone level during different periods of postnatal development (1-, 7-, 25- and 90-day-old rats) in prenatally unstressed and prenatally stressed rats was performed for the first time using a model of moderate inflammatory pain (2.5% formalin into the plantar pad of a hind paw).

Results: In newborn rats, the corticosterone level was higher in response to an injection of formalin than to that of vehicle, this difference was maintained 24 h after injections. An injection of formalin to 7-day rats evoked a gradual increase in pain response and corticosterone response for 60 min; the higher level of hormone was observed in prenatally stressed compared to prenatally unstressed animals only on the 30th min after injection of formalin; twenty-four hours later, the hormone level remained above the basal level and did not differ between prenatally stressed and prenatally unstressed rats. In 25- and 90-day-old rats, the inflammatory pain response and corticosterone reaction depended on the level of organization of pain response in CNS, sex and prenatal exposure. Conclusions: Thus, formalin-induced increase in corticosterone level reflects nociceptive input, rather than the stress associated with vehicle injection; relationship between inflammatory pain and corticosterone response changes during postnatal development showing sexual dimorphism.

Grant RFFI № 17-04-00214a.

 

 

ФЕНОМЕН ОРБЕЛИ-ГИНЕЦИНСКОГО- ВЗГЛЯД ЧЕРЕЗ 100 ЛЕТ

Бухараева Э. А.1, |2
Казанский институт биохимии и биофизики – обособленное структурное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Федеральный исследовательский центр «Казанский научный центр Российской академии наук», Казань, Россия, |, ,

e-mail: ellyab@mail.ru

В 20-х годах прошлого столетия Л.А. Орбели и А.Г. Гинецинский обнаружили, что при стимуляции симпатического нерва улучшались функции мышцы, утомленной длительным раздражением двигательного нерва. Повышалась возбудимость и сократимость, укорачивался рефрактерный период и росла сила мышечных сокращений. Явление получило название феномена Орбели-Гинецинского. В дальнейшем в лаборатории Л. А. Орбели было установлено, что раздражение симпатического нерва может снижать или повышать возбудимость мышцы в зависимости от ее функционального состояния. Этот эффект не был связан с изменением кровотока в мышцах, происходящим под влиянием стимуляции симпатических нервов. Однако, механизм его развития долгое время был предметом дискуссий, так как считалось, что скелетные мышцы позвоночных животных не имеют специальной симпатической иннервации. В последние десятилетия интерес к явлениям, связанным с влиянием симпатической нервной системы и эффектам катехоламинов на скелетную мускулатуру, существенно возрос в связи с широким применением адреномиметиков и адреноблокаторов в клинике сердечно-сосудистых и легочных заболеваний. Показано, что симпатические нервные волокна имеют тесный контакт с волокнами поперечно-полосатых мышц. Это дало основания предполагать прямое действие освобождаемого норадреналина на мышечное волокно. Иммунофлуоресцентные технологии и конфокальная микроскопия позволили доказать, что имеется тесная колоколизация маркера симпатических нейронов тирозингидроксилазы и концевой пластинки мышечного волокна. Установлено, что активация симпатических нервов или, напротив, симпатоктомия существенно изменяют как морфологию, так и функциональное состояние нервно-мышечного синапса. Данные последних лет свидетельствуют о возможности использования методов адренергической модуляции холинергической синаптической передачи для лечения таких нейродегенеративных заболеваний, как миастенические синдромы, болезнь Помпа, боковой амиотрофический склероз.

 

Грант РНФ № 18-15-00046

 

 

Особенности психофизиологической адаптации подростков, обучающихся в условиях образовательного учреждения интернатного типа, с учетом типа вегетативной регуляции

Варич Л. А.1, Немолочная Н.В.1
Кемеровский государственный университет, Кемерово, Россия

e-mail: varich2002@mail.ru

Цель исследования заключалась в изучении особенностей психофизиологической адаптации подростков, обучающихся в условиях образовательного учреждения интернатного типа, с учетом типа вегетативной регуляции. В исследовании приняли участие подростки в возрасте 14-16 лет, обучающиеся в лицей-интернате (116 человек). У всех обследуемых проводилась оценка показателей вариабельности сердечного ритма, нейродинамических и когнитивных характеристик, уровня кортизола и тестостерона в слюне.

Для выявления взаимосвязи между параметрами вариабельности сердечного ритма и показателями уровня гормонов с учетом типа вегетативной регуляции был проведен корреляционный анализ, который позволил выявить особенности вегетативно-гормональных взаимоотношений, формирующихся в процессе адаптации подростков.

Установлена зависимость особенностей адаптации подростков к условиям обучения в образовательном учреждении интернатного типа от типа вегетативной регуляции. Так, характер тесных корреляционных связей между параметрами кардиоритма, уровнем тестостерона и кортизола, выявленный у мальчиков-ваготоников и лиц женского пола с доминированием адренергической активности, демонстрирующих в покое высокую активность эндокринных функций, позволяет нам сделать вывод о трофотропном характере функциональной системы адаптации, позволяющем экономизировать энергетические ресурсы и реализующемся по гипореактивному функциональному типу. При низком исходном уровне анаболических и катаболических гормонов структура функциональной системы может быть идентифицирована как эрготропная, формирующаяся на основе максимальной мобилизации центрально-нервных и эндокринных механизмов в процессе нагрузки по гиперреактивному типу. Сбалансированный тип вегето-эндокринных взаимоотношений регистрируется в большей степени у лиц эйтонического типа ВНС, характеризующегося средними значениями концентрации гормонов и отсутствием значительного числа корреляционных связей между показателями эндокринной и вегетативной регуляции.

нет

 

 

Пренатальная гипергомоцистеинемия нарушает механизмы развития коры головного мозга у крыс

Васильев Д. С.1, Щербицкая А.Д.2, Туманова Н.Л.1, Залозняя И.В.3, Дубровская Н.М.1
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, 1 Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, 2 Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта, Санкт-Петербург, Россия, Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: dvasilyev@bk.ru

Гипергомоцистеинемия у матери является одним из распространенных осложнений беременности, которое вызывает нарушение механизмов развития головного мозга и когнитивный дефицит у потомства в ходе постнатального развития. В настоящей работе мы исследовали влияние пренатальной гипергомоцистеинемии на миграцию нейробластов в кортикальную пластинку, структурную и ультраструктурную организацию, изменения нейронов и глиальных клеток, провоспалительные маркеры (фактор некроза опухоли-α, интерлейкин-6 и интерлейкин- 1β) в коре головного мозга в раннем онтогенезе крыс. С 4 дня и до конца беременности самкам крыс линии Вистар перорально вводили метионин (0,6 г / кг массы тела). Для мечения кортикальных нейронов нижних слоёв коры (закладывающихся на Е14) у потомства самок контрольной и экспериментальной групп использовали 5'-этинил-2'-дезоксиуридин (EdU). Мозг исследовали у 5- и 20-суточных крысят. При пренатальной гипергомоцистеинемии общее количество меченных EdU клеток у крысят снижалось относительно контроля, при этом количество меченых нейронов, рассеянных в поверхностных слоях коры, было увеличено, что свидетельствует о нарушении генерации и миграции кортикальных нейронов. С помощью электронной микроскопии были выявлены отставание в развитии ткани коры мозга, увеличение количества лизосом в нейропиле и другие нейродегенеративные изменения нейронов у крысят после пренатальной гипергомоцистеинемии. Иммунохимическое окрашивание нейронального маркера NeuN выявило снижение числа жизнеспособных нейронов в первый месяц после рождения крысят. Гипергомоцистеинемия вызывала увеличение количества астроглиальных и микроглиальных клеток, а также повышение уровня содержания провоспалительного цитокина интерлейкина-1β в коре мозга у потомства, что указывает на развитие нейровоспалительных процессов. Таким образом, пренатальная гипергомоцистеинемия вызывает отставание в развитии коры мозга потомства, нарушает миграцию нейробластов в кортикальную пластинку, вызывает гибель нейронов и развитие нейровоспалительных процессов.

Выполнено при поддержке гранта РФФИ № 20-015-00388, в рамках государственного задания АААА-А18-118012290373-7. Конфокальная и электронная микроскопия выполнены на базе Центра коллективного пользования ИЭФБ РАН.


Prenatal hyperhomocysteinemia disturbs the mechanisms of development of the cerebral cortex in rats

Vasil'ev D. S.1, Shcherbitskaia A.D.2, Tumanova N.L.3, Zalozniaia I.V.4, Dubrovskaya N.M.3
Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia, 1 Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry Russian Academy of Sciences, 2 D.O. Ott Institute of Obstetrics, Gynecology, and Reproductology, St. Petersburg, Russia, Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry Russian Academy of Sciences, St. Petersburg, Russia, D.O. Ott Institute of Obstetrics, Gynecology, and Reproductology, St. Petersburg, Russia

e-mail: dvasilyev@bk.ru

Maternal hyperhomocysteinemia is one of the common complications of pregnancy that causes cognitive deficits in offspring during postnatal development. In the present work, we evaluated the effect of prenatal hyperhomocysteinemia on the migration of neuroblasts into rat cortical plate, structural and ultrastructural organization of the cerebral cortex, the number of neuronal and glial cells, on the proinflamatory markers (tumor necrosis factor-α, interleukin-6 and interleukin-1β) in early ontogenesis. Wistar female rats received methionine (0.6 g/kg body weight) by oral administration during pregnancy. 5'-ethynyl-2'-deoxyuridine (EdU) was used to label the neurons of the lower cortical layers (generated on E14), in the fetuses of control and experimental females. Histological and biochemical analysis of the cortical tissue of 5- and 20-day-old pups was performed. In prenatal hyperhomocysteinemia, the total number of EdU-labeled cortical cells in pups was decreased relative to the control, while the number of labeled neurons scattered in the superficial cortical layers was increased, indicating a failure of the generation and migration of cortical neurons. Using electron microscopy, some delay in the development of cortical tissue, accumulation of lysosomes, and other neurodegenerative changes were observed in pups with impaired embryonic development. Immunochemical staining of the neuronal marker NeuN revealed a decrease in the number of viable cortical neurons in the first month after birth. Maternal hyperhomocysteinemia also caused an increase in the number of astroglial and microglial cells, as well as an increase in the level of proinflammatory cytokine interleukin-1β in the cortical tissue of the offspring, which indicates the development of neuroinflammatory processes. Thus, prenatal hyperhomocysteinemia causes a delay in the development of cerebral cortex tissue, disrupts the migration of neuroblasts into the cortical plate, induces neuronal death and development of neuroinflammation.

This work was supported by the RFBR grant No. 19-015-00336, Russian state budget assignment АААА-А18-118012290373-7. Confocal and electron microscopy were performed in the Center for the physiological, biochemical and molecular-biological research of IEPHB RAS.

 

 

ВЛИЯНИЕ АКТИВАЦИИ КАТЕХОЛАМИНЕРГИЧЕСКОЙ И ХОЛИНЕРГИЧЕСКОЙ СИСТЕМ У ПЛОДОВ КРЫС НА ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СЕРДЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ САМКИ И ПЛОДА.

Вдовиченко Н. Д.1, Гайдукова П.А.1
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Российская Федерация

e-mail: vdona@mail.ru

Морфологическое и функциональное становление катехоламинергической (КА) и холинергической (ХР) системы происходит в раннем онтогенезе. Последствия нарушения нормального функционирования этих систем при воздействии на организм матери и плода,  образующих во время беременности единую биологическую систему остаются слабо изученными.

На плодах с сохраненным плацентарным кровообращением на Е18 и Е20 изучали влияние изменения активности ХЭ и КА систем путем введения плодам ингибитора ацетилхолинестеразы эзерина (3 мг/кг) и прекурсора дофамина и норадреналина L-ДОФА (100 мг/кг) на корреляцию колебаний сердечного ритма плода и самки. Оценивали следующие показатели: коэффициент корреляции Пирсона (КП), величина корреляционной связи (ВКС) и временной сдвиг. Исследование проводили в трех временных диапазонах: D1 -декасекундный (5-50 с), D2 - околоминутный (50с-2 мин) и D3 - многоминутный (2-10 мин).

В фоне в диапазоне D1 взаимодействия не выражены (Е18) или выражены слабо (Е20). В  D2 на Е18 преобладают слабые корреляции, а на Е20 - умеренная связь. Наиболее выражена связь в D3 диапазоне. Возрастает количество животных, имеющих умеренную и значительную ВКС. На Е20 в отдельных случаях наблюдается высокая корреляция. Активация ХЭ системы приводит к уменьшению ВКС на всех сроках гестации в D2 и в D3. Активация КА системы на Е18 уменьшает ВКС в диапазонах D2 и D3. На Е20 ВКС в D2 увеличивается, а в D3 изменения носят разнонаправленный характер. Положительный КП отражает преобладание однонаправленных, а отрицательный – разнонаправленных изменений у самки и плода. На Е18 и Е20 количество случаев с положительным и отрицательным КП в D2 отличается мало. В D3 наблюдается выраженное преобладание разнонаправленных изменений ритмов сердцебиения самки и плода на Е18 и  однонаправленных на Е20. Введение эзерина, не зависимо от срока гестации, вызывает изменение знака КП в D2 и не меняет его в D3. Введение L-ДОФА на Е18 изменяет, а на Е20 не меняет знак КП в D2 и D3.Отрицательный сдвиг показывает, что изменения наблюдаемого процесса у самки предшествуют изменениям у плода, положительный - запаздывание изменений у самки. В фоне в D2 и  D3 в большинстве случаев сдвиг отрицательный. Введение эзерина не вызывает изменений знака сдвига в обеих группах плодов. Введение ДОФА меняет знак сдвига в D3 на Е20.

Результаты исследований показывают, что изменения взаимосвязи между колебаниями сердцебиения самки и плода могут быть вызваны изменениями активности КА и ХР систем плода. Активация ХР системы вызывает ухудшение корреляции, активация КА – проявление более зрелых реакций на Е18, улучшению связи и переход ведущей роли к плоду. Имеющиеся  возрастные изменения могут быть обусловлены гетерохронией созревания этих функциональных систем.

Работа выполнена в рамках государственного задания ФАНО России ("Механизмы формирования физиологических функций в фило- и онтогенезе и влияние на них эндогенных и экзогенных факторов", тема № АААА-А18-118012290373-7).

 

 

ВЛИЯНИЕ ЖЕЛАТИНОВОГО СУБСТРАТА С МИКРОСТРУКТУРОЙ НА ДИФФЕРЕНЦИРОВКУ МИОТУБ И ИХ СОКРАТИТЕЛЬНУЮ АКТИВНОСТЬ, ВЫЗВАННУЮ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИЕЙ

Вепхвадзе Т. Ф.1, Махновский П.А.1, Попов Д.В.1
ФГБУН ГНЦ РФ Институт медико-биологических проблем РАН, Москва, Россия

e-mail: anegina13@gmail.com

В in vitro исследованиях на миобластах для воспроизведения упорядоченной структуры скелетных мышц применяют различные подходы, в том числе используют желатиновый субстрат с параллельными микроструктурами (Ngan F. et al., 2010). Показано, что микроструктура позволяет получать параллельно выровненные миобласты и оказывает позитивное влияние на многие аспекты клеточного цикла, пролиферацию и выживаемость (Shimizu K. et al., 2009). Целью работы было изучить влияние субстрата с микроструктурой на сократительную активность миотуб, вызванную электростимуляцией.

Сателитные клетки были получены из биопсических проб из m. vastus lateralis у 5 здоровых добровольцев. Первичные миобласты рассеивали на чашки Петри в ростовой среде DMEM, содержащей 20% бычьей сыворотки до достижения 80-90% монослоя. После 5 пассажей клетки переводили на дифференцировочную среду DMEM с 2% лошадиной сывороткой и дифференцировали 7 дней на гладком желатиновом геле или геле с микроструктурой. Стимуляцию миотуб проводили с помощью стерильных угольных электродов и биполярных импульсов (20 В, 1 Гц, 2 мс, 1 час).

Было показано, что гель с микрострукторой дает большее количество миотуб, увеличивает их длину и ширину, обеспечивает более плотную и упорядоченную организацию, позитивно влияет на морфологию миотуб и степень их созревания. Во время электростимуляции сократительная активность была более выражена у миотуб, выращенных на субстрате с микроструктурой, по сравнению с контролем. После стимуляции у экспериментальных миотуб наблюдалось большее увеличение экспрессии генов, выраженно отвечающих на сократительную активность in vivo (PPARGC1A и NR4A3).

Использование желатинового субстрата с микроструктурой позволяет получать более выраженный ответ миотуб на однократную электростимуляцию по сравнению с обычным гладким субстратом. Подход представляется перспективным для оптимизации протоколов экспериментов по изучению эффектов сократительной активности миотуб in vitro.

Работа была поддержана грантом РФФИ No. 20-015-00415.

 

 

ЗАВИСИМОСТЬ ИЗМЕНЕНИЙ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ГЕМОДИНАМИКИ У СТУДЕНТОВ-МЕДИКОВ ОТ ВОСПРИЯТИЯ ЭМОЦИОНАЛЬНО ЗНАЧИМЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ РАЗНОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ

Вербенко П. С.1, Залата О.А.1, Жукова А.В.1
Медицинская академия им. С.И. Георгиевского, Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского, Симферополь, Россия

e-mail: lotospoliv@mail.ru

Целью работы было выявление зависимости изменений показателей гемодинамики у студентов-медиков от восприятия эмоционально значимых изображений, предъявляемых в виде видеоряда разной длительности.

С соблюдением правил биоэтики у студентов-медиков двух групп (18 юношей; 30 девушек, средний возраст 20,8±1,9 лет) регистрировали показатели гемодинамики (систолическое артериальное давление (САД, мм.рт.ст.), диастолическое артериальное давление (ДАД, мм.рт.ст.), пульс (удары в минуту) до и после предъявления видеоряда, содержащего изображения, индуцирующие позитивный эмоциональный фон (методика «International Affective Pictures System»). В 1-ой группе (n=28) предлагали 3-минутный видеоряд, 2-ой группе (n=20) видеоряд демонстрировали 12 минут. Сравнительный анализ данных выполняли с помощью критериев Вилкоксона (Т) и Манна-Уитни (U), программа Statistica 8,0.

Состояние гемодинамики всех респондентов отвечало возрастной норме, величина индекса Кердо указывала на преобладание симпатического тонуса. Исходные показатели ДАД и пульса были достоверно ниже у респондентов  1-й группы, по сравнению со 2-й (U-критерий, р=0,04 и р=0,01) соответственно. Межгрупповых отличий показателей гемодинамики после предъявления стимульного материала обнаружено не было. У студентов 2-й группы внутригрупповой анализ выявил снижение ДАД (T-критерий, р=0,01) и урежение пульса (Т-критерий, р=0,009) после просмотра изображений, индуцирующих позитивный эмоциональный фон.

Установили, что более продолжительный просмотр студентами-медиками визуального стимульного материала, индуцирующего позитивный эмоциональный фон, оказывает отрицательный хронотропный эффект и способствует уменьшению тонуса резистивных сосудов, обеспечивающего уровень диастолического давления. Очевидно, что механизм такого эффекта обеспечивается за счет снижения тонуса симпатического отдела автономной нервной системы, что оказывает положительное влияние на показатели гемодинамики субъектов восприятия такого рода стимульного материала.

Нет

 

 

ЦЕНТРАЛЬНЫЕ И ПЕРИФЕРИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ НАРУШЕНИЙ ГЛЮКОКОРТИКОИДНОЙ СИСТЕМЫ ПРИ ПРЕНАТАЛЬНОЙ ГИПОКСИИ

Ветровой О. В.1,2, Стратилов В.А.1, Тюлькова Е.И.1
ФГБУН Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург, Россия, ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: vov210292@yandex.ru

Введение. Настоящее исследование с применением острой гипоксии in vivo, предъявляемой беременным самкам крыс линии Вистар, направлено на изучение особенностей функционирования глюкокортикоидной системы потомства на протяжении дальнейшего онтогенеза.

Результаты. Нами показано, что в ответ на предъявление гипоксических сеансов в плазме крови беременных крыс происходит трехкратное увеличение количества кортикостерона (КС), после чего количество КС стабилизируется, а в дальнейшем снижается. В плазме крови новорожденных крысят, переживших пренатальную гипоксию (ПГ), количество КС также ниже контроля, что сопровождается вероятно компенсаторным увеличением количества глюкокортикоидных рецепторов (ГР) в печени. Активность глюкозо-6-фосфотазы печени и количество глюкозы в плазме крови ПГ крысят не отличаются от контроля, что указывает на компенсацию недостатка КС повышенным количеством ГР в печени на этом этапе онтогенеза. Однако при анализе гиппокампальных звеньев глюкокортикоидной системы 1-дневных ПГ крысят нами показано уменьшение как общего количества ГР и их ядерной локализации, так и интенсивности транскрипции ГР-зависимых генов. Уменьшение количества ГР и интенсивности ГР-зависимой транскрипции в гиппокампе сохраняется на протяжении всей жизни, сопровождаясь нарушением контроля глюкокортикоидной отрицательной обратной связи и, как следствие, нормализацией базального уровня КС в плазме ювенильных крыс и его стабильным увеличением у взрослых и стареющих животных. Хроническое повышение уровня кортикостероидов вызывает снижение количества ГР в печени до контрольного уровня у взрослых крыс и дальнейшее уменьшение их количества у стареющих крыс, что сопровождается уменьшением активности глюкозо-6-фосфатазы и гипогликемией.

Заключение. По результатам проведенных исследований можно сделать вывод, что стрессорный ответ матери на гипоксию опосредует устойчивое нарушение чувствительности гиппокампа плода к глюкокортикоидам, что в дальнейшем определяет центральные и переферические нарушения функционирования глюкокортикоидной системы.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 19-015-00336. Исследования осуществлены с использованием оборудования ресурсных центров «обсерватория экологической безопасности» и «развитие молекулярных и клеточных технологий» научного парка СПбГУ и Института регенеративной медицины Медицинского научно-образовательного центра МГУ им. М.В. Ломоносова.

 

 

РОЛЬ HIF1-ЗАВИСИМОЙ СУПРЕССИИ ПЕНТОЗОФОСФАТНОГО В ПАТОГЕНЕЗЕ ПОСТГИПОКСИЧЕСКОЙ РЕОКСИГЕНАЦИИ МОЗГА

Ветровой О. В.1,2
ФГБУН Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург, Россия, ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: vov210292@yandex.ru

Пентозофосфатный путь (ПФП) представляет собой ключевой источник НАДФН в мозге. НАДФН является незаменимым субстратом ферментативных реакций, направленных на поддержание эффективной антиоксидантной защиты. В настоящей работе показано, что тяжелая гипобарическая гипоксия (ТГ), создаваемая in vivo на крысах линии Wistar, и последующая реоксигенация, вызывающие краткосрочное увеличение количества альфа субъединицы HIF1 (HIF1a) в гиппокампе, индуцируют снижение количества и активности Г6ФДГ и количества НАДФН, что сопровождается окислительным стрессом и запуском апоптоза. Инъекция ингибитора HIF1 топотекана перед ТГ предотвращает увеличение количества HIF1a, нормализуя количество и активность Г6ФДГ и увеличивая уровень НАДФН, что сопровождается нормализацией окислительно-восстановительного статуса и снижением свободнорадикального окисления в гиппокампе, а также предотвращением апоптотических процессов и гибели нейронов. В модели умеренной гипобарической гипоксии in vivo выявлена обратная связь между активностью гипоксия индуцируемого фактора-1 (HIF1) и количеством мРНК Г6ФДГ. Универсальность открытого механизма HIF1-зависимой негативной регуляции экспрессии Г6ФДГ подтверждена в in vitro экспериментах на культуре клеток HEK293T человека, трансфецированных люциферазой под HIF-зависимым промотором. Полученные данные расширяют современные представления о механизмах постгипоксических патологий. Использование ингибиторов HIF1 или индукторов ПФП в ранний постинсультный период может быть рассмотрено в качестве эффективной стратегии коррекции постинсультных состояний в клинической практике.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 19-015-00336. Исследования осуществлены с использованием оборудования ресурсных центров «обсерватория экологической безопасности» и «развитие молекулярных и клеточных технологий» научного парка СПбГУ и Института регенеративной медицины Медицинского научно-образовательного центра МГУ им. М.В. Ломоносова.

graphical abstract


Pharmacological HIF1 inhibition eliminates downregulation of the pentose phosphate pathway and prevents neuronal apoptosis in rat hippocampus caused by severe hypoxia

Vetrovoy O. V.1,2
Pavlov Institute of Physiology, Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia, Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education Saint Petersburg State University, St.Petersburg, Russia

e-mail: vov210292@yandex.ru

Introduction. The pentose phosphate pathway (PPP) of glucose metabolism in the brain serves as a primary source of NADPH which in turn plays a crucial role in multiple cellular processes, including maintenance of redox homeostasis and antioxidant defense. Methods and Results. In our model of protective mild hypobaric hypoxia in rats (3MHH), an inverse correlation between hypoxia-inducible factor-1 (HIF1) activity and mRNA levels of glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD), the key enzyme of PPP, was observed. In the present study, it was demonstrated that severe hypobaric hypoxia (SH) induced short-term upregulation of HIF1 alpha-subunit (HIF1α) in the hippocampal CA1 subfield and decreased the activity of G6PD. The levels of NADPH were also reduced, promoting oxidative stress, triggering apoptosis, and neuronal loss. Injection of a HIF1 inhibitor (HIF1i), topotecan hydrochloride (5 mg/kg, i.p.), before SH prevented the upregulation of HIF1α and normalizedG6PD activity. In addition, HIF1i injection caused an increase in NADPH levels, normalization of total glutathione levels and of the cellular redox status as well as suppression of free-radical and apoptotic processes. Conclusion. These results demonstrate a new molecular mechanism of post-hypoxic cerebral pathology development which involves HIF1-dependent PPP depletion and support a recently suggested injurious role of HIF1 activation in the acute phase of cerebral hypoxia/ischemia. Application of PPP stimulators in early post-hypoxic/ischemic period might represent a promising neuroprotective strategy. 

This work was supported by the RFBR grant No. 19-015-00336

 

 

Дисбаланс макроэргических фосфатов как пусковой фактор перестройки сигнальных путей постуральной мышцы на раннем этапе разгрузки

Вильчинская Н. А.1, Парамонова И.И.2, Шенкман Б.С.2
Государственный научный центр Российской Федерации – Институт медико-биологических проблем РАН , Москва, Россия, ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва, Россия

e-mail: Vilchinskayanatalia@gmail.com

В условиях гравитационной разгрузки наблюдается сдвиг миозинового фенотипа мышц в быструю сторону. Причиной таких изменений является снижение экспрессии гена, кодирующего ТЦМ медленного типа, и увеличение экспрессии генов, кодирующих ТЦМ быстрого типа. АМФ-зависимая протеинкиназа (АМРК) способна регулировать экспрессию генов, кодирующих медленные изоформы ТЦМ. Ранее мы показали снижение фосфорилирования АМРК в m. soleus на ранних этапах гравитационной разгрузки. Мы предположили, что снижение активности AMPK в m. soleus крыс на ранней стадии гравитационной разгрузки связано с изменениями соотношения макроэргических фосфатов (АТФ/АДФ). Цель работы состояла в исследовании влияния изменений соотношения макроэргических фосфатов (АТФ/АДФ) на активность AMPK и экспрессию медленной изоформы ТЦМ в m. soleus крыс на ранних этапах гравитационной разгрузки. Для проверки гипотезы проводилось 24-ч вывешивание (HS) крыс по методике Ильина-Новикова на фоне введения β-гуанидинпропионовой кислоты (βGPA). После 24 ч HS обнаружена тенденция к увеличению концентрации AТФ в m. soleus крыс, а в группе HS + βGPA достоверных отличий от контроля не обнаружено. 24-ч HS привело к снижению содержания р-AMPK, а в группе HS + βGPA достоверных отличий от группы контроля не выявлено. После 24-ч гравитационной разгрузки обнаружено увеличение содержания HDAC4 в ядерной фракции белков m. soleus крыс, а в группе HS + βGPA содержание HDAC4 в ядерной фракции белков  не отличалось от контрольной группы. 24-ч. HS приводило к уменьшению экспрессии пре-мРНК и мРНК MyHCI (β) по сравнению с контрольной группой. Уровень экспрессии пре-мРНК и мРНК MyHCl (β) в группе HS + βGPA не отличался от контроля. Введение βGPA на раннем этапе гравитационной разгрузки предотвращает снижение фосфорилирования AMPK, ядерный импорт HDAC4 и редукцию экспрессии медленного миозина. Накопление АТФ на ранних этапах гравитационной разгрузки приводит к снижению активности АМРК и сдвигу миозинового фенотипа мышц в более быструю сторону.

Грант РНФ 18-15-00107

 

 

Моделирование гравитационной разгрузки на Земле: достоинства и ограничения

Виноградова О. Л.1, Тарасова О.С.2
, , , ГНЦ РФ ИМБП РАН, МГУ имени М.В. Ломоносова, Москва, Российская Федерация

e-mail: microgravity@mail.ru

Цель исследования  - оценить степень соответствия изменений в сердечно-сосудистой системе, наблюдаемых  в модельных условиях (антиортостатическая гипокинезия – АНОГ) и у лабораторных животных (вывешивание за хвост) изменениям, которые регистрируются в реальном космическом полете у человека. 

Известно, что у крыс в результате вывешивания наблюдается увеличение вазоконстрикторных эффектов и ремоделирование сосудов головы по гипертрофическому  типу, которое связывают с увеличением трансмурального давления в сосудах головы в связи с перераспределением жидких сред в организме, наблюдаемым и у космонавтов. Однако у вывешенных мышей такой ответ отсутствует. В изолированных артериях головного мозга у мышей после полета наблюдается уменьшение как констрикторных, так и дилятаторных реакций, т.е. пребывание в космическом полете приводит у них к сужению диапазона адаптивных изменений и мозгового кровотока. У мышей при вывешивании сдвиг жидких сред в краниальном направлении ничтожный в связи с малыми размерами тела. В этом смысле мыши хуже, чем крысы воспроизводят происходящий в полете сдвиг жидких сред у человека. Однако происходящие в невесомости изменения, по-видимому, определяются не только перемещением жидкости  к голове, но и другими факторами, Литература по мозговому кровотоку у космонавтов не однозначна, часть исследователей регистрируют увеличенный кровоток и снижение сопротивления мозговых сосудов,  что согласуется с уменьшением вазоконстрикторных ответов артерий полетных мышей. Причем те же авторы показывают, что в условиях АНОГ линейная скорость кровотока снижается и сопротивление увеличивается, как это происходит у вывешенных крыс

По-видимому, модельные эксперименты не всегда воспроизводят изменения, наблюдаемые в полете. Тем не менее полученные в модельных экспериментах знания чрезвычайно полезны для раскрытия механизмов, опосредующих адаптацию сосудов, в полетах.

Работа выполнена по Программе фундаментальных научных исследований №64.1. и частично финансово поддержана ФКП РФ тема БИОН

 

 

Гигантские белки саркомерного цитоскелета и белки теплового шока как факторы протеостаза в поперечно-полосатых мышцах гибернантов

Вихлянцев И. М.1, Моренков О.С.2, Захарова Н.М.2
Институт теоретической и экспериментальной биофизики PАН, Пущино, Россия, Институт биофизики клетки Российской академии наук ФИЦ ПНЦБИ РАН, Пущино, Российская Федерация

e-mail: ivanvikhlyantsev@gmail.com

Молекулярные механизмы, лежащие в основе уменьшения степени развития мышечной атрофии и поддерживающие протеостаз (равновесие белкового состава) в мышцах гибернантов, широко обсуждаются в последние годы. Цель исследования заключалась в проверке предположения, что сниженный протеолиз гигантских белков саркомерного цитоскелета (титина и небулина) во время оцепенения (торпора) в период спячки, преимущественный синтез этих белков в периоды кратковременных пробуждений в период спячки, а также поддержание константного содержания белков теплового шока Hsp70 и Hsp90 в этот период будут вносить вклад в уменьшение степени развития атрофии поперечно-полосатых мышц длиннохвостого суслика (Urocitellus undulatus). В экспериментах были использованы животные следующих экспериментальных групп: «Летняя активность», «Оцепенение (торпор)», «Зимняя активность» (периодически повторяющиеся временные промежутки (не более суток) между периодами торпора). Были использованы следующие мышцы: миокард левого желудочка, m. soleus m. gastrocnemius, m. longissimus dorsi.

Методами ДСН-гель-электрофореза и вестерн-блоттинга не обнаружено снижения содержания небулина, однако выявлено снижение (на 15-20%) содержания титина, Hsp70 и Hsp90 в мышцах суслика во время оцепенения в период спячки. В мышцах активных «зимних» сусликов наблюдалось восстановление содержания белков теплового шока и титина. С помощью нерадиоактивного метода определения скорости синтеза белка (SUnSET) зарегистрирован преимущественный синтез титина и небулина в исследованных мышцах в период зимней активности. При этом наблюдалось увеличение массы m. soleus, m. gastrocnemius и увеличение объёма мышечных волокон m. longissimus dorsi, а также выявлена тенденция к увеличению массы сердца у активных «зимних» животных. Вывод: поддержание константного содержания титина, небулина, Hsp70 и Hsp90 вносит вклад в уменьшение степени развития атрофии поперечно-полосатых мышц длиннохвостого суслика в период спячки. 

Гранты РФФИ №№ 17-04-00326 и 20-04-00204.

 

 

НАРУШЕНИЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ПОВЕДЕНИЯ У КРЫС НОКАУТНЫХ ПО ГЕНУ ОБРАТНОГО ЗАХВАТА ДОФАМИНА ПРИ ОБУЧЕНИИ КОГНИТИВНЫМ ЗАДАЧАМ

Вольнова А. Б.1,2, Курзина Н.П.2, Гайнетдинов Р.Р.3
Санкт-Петербургский Государственный Университет, Санкт-Петербург, Россия, Институт трансляционной биомедицины СПбГУ, Санкт-Петербург, Россия, Институт трансляционной биомедицины СПбГУ; Клиника СПбГУ им. Пирогова, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: a.volnova@spbu.ru

Ориентировочно-исследовательское поведение является атрибутом адаптации животных к новой среде и проявляется в процессе обучения новым поведенческим задачам. Одним из видов исследовательского поведения являются стойки, обеспечивающие получение дополнительной информации о пространственной организации окружающей среды. Известно, что у крыс нокаутных по гену обратного захвата дофамина (DAT-KO крысы) реакция на изменение окружающей среды слабо выражена. В данной работе изучали исследовательское поведение DAT-KO крыс в трех поведенческих задачах: 8-лучевом радиальном лабиринте, лабиринте Хебба – Вильямса и в установке для обучения крыс распознаванию объектов.

Обнаружено, что при обследовании 8-лучевого лабиринта DAT-KO крысы совершали достоверно меньше стоек (p<0.01), частота стоек в минуту также была достоверно ниже (p<0.0001) чем у крыс контрольной группы. При обследовании пространства крысы дикого типа делали стойки в узловых точках лабиринта и после этого совершали правильный выбор. У DAT-KO крыс стойки возникали беспорядочно, без связи с выбором правильного направления движения. В лабиринте Хебба – Вильямса DAT-KO крысы также делали достоверно меньше стоек с низкой частотой (p<0.01), в основном в стартовом отсеке. Стратегия поведения DAT-KO крыс кардинально отличалась от таковой у контрольных животных – нокаутные крысы не шли целенаправленно к финишу, а совершали неоднократные стереотипные возвраты к старту. В тесте распознавания объектов, где пространство не является ключевым фактором, у DAT-KO крыс, как и у контрольных животных, стойки практически отсутствовали, однако животные успешно выполняли поведенческую задачу.

Меньшее количество стоек у DAT-KO крыс и их возникновение в местах, не обеспечивающих правильное выполнение задачи, свидетельствует о влиянии дисфункции дофаминергической системы на адаптивные способности и формирование когнитивных пространственных карт.

 

Работа поддержана грантом №51143531 Санкт-Петербургского университета.


DISTURBANCES IN EXPLORATORY BEHAVIOR IN DOPAMINE TRANSPORTER KNOCKOUT RATS DURING LEARNING COGNITIVE TASKS

Vol'nova A. B.1,2, Volnova A.B.3, Kurzina N.P.4Gainetdinov R.R.5,
St Petersburg University, St.Petersburg, Russia, Institute for Translational Biomedicine, St. Petersburg State University, St.Petersburg, Russia, Biological Faculty, Saint Petersburg State University; Institute of Translational Biomedicine, Saint Petersburg State University, Saint Petersburg, Russia, Institute of Translational Biomedicine, Saint Petersburg State University, Saint Petersburg, Russia, Institute of Translational Biomedicine, Saint Petersburg State University; Saint Petersburg State University Hospital, Saint Petersburg, Russia

e-mail: a.volnova@spbu.ru

Orienting – exploratory behavior is аn attribute of the animal adaptation to a new environment which occurs during learning new behavioral tasks. Rearing is a type of exploration activity, which provides for obtaining additional information about spatial environment organization. It is known that in dopamine transporter knockout rats (DAT-KO rats) the reaction to environment changing is low expressed. In this study the behavior of DAT-KO rats was investigated in the three behavioral tasks: the 8-arm radial maze, Hebb –Williams maze and object recognition task. During exploration in the 8-arm radial maze, DAT-KO rats were found to demonstrate a significantly (p<0.01) smaller number of rearings made, whose frequency was also significantly (p<0.0001) lower than in controls. In the radial maze, wild-type rats showed rearings made at the key points of the maze followed by a correct choice. On the contrary, DAT-KO rats` rearings were chaotic, unassociated with a correct choice of the direction to run. In the Hebb –Williams maze, DAT-KO rats also showed significantly (p<0.01) fewer rearings made mainly in the start box. Behavioral strategy of DAT-KO rats differed drastically from that of the controls. Thus, the knockout rats did not run directly to the finish, but made repeated perseverative runs to the start box. In the object recognition task, where spatial features are not the key, both DAT-KOs and controls showed very few rearings and successfully performed the behavioral task. In DAT-KO rats, a lower number of rearings made at the points which appear unessential for a correct behavioral task performance might be indicative of a dysfunction of dopaminergic system effects on the adaptation capacity and disruption in forming the cognitive maps.

 

This study was supported by the grant N51143531 Saint Petersburg State University

 

 

ЭВОЛЮЦИЯ УРОВНЯ МЕТАБОЛИЗМА, ДЛИТЕЛЬНОСТИ АКТИВНОСТИ И ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕЛА В ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ ГРУППАХ ЭНДОТЕРМНЫХ ЖИВОТНЫХ: ВЛИЯНИЕ ВРЕМЕНИ ИХ ДИВЕРГЕНЦИИ

Гаврилов В. М.1, Голубева Т.Б.2
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия, Кафедра зоологии позвоночных Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия

e-mail: vmgavrilov@mail.ru

Мы проанализировали корреляции уровня базального метаболизма (BMR), с температурой тела и продолжительностью сна и активности эндотермных животных, в подклассах млекопитающих - Monotremata, Marsupialia и Eutheria, и выделив три группы птиц: Paleognathae, Neognathae-Non-Passeriformes и Neognathae-Passeriformes, различающихся временем происхождения в эволюции. Методом «индикаторных переменных» привели уравнения к общему показателю степени и получили безразмерное соотношение уровня метаболизма в группе: если BMR Passeriformes, обладающих самым высоким BMR, принять за 1.00, уровень BMR Монотремата составит 0.21, Marsupialia - 0.38, Paleognathae - 0.51, Eutheria - 0.52, и Neognatae-Non-Passeriformes - 0.71. Наземный образ жизни Eutheria и нелетающих Paleognathae обеспечивается практически равным уровнем BMR. Продолжительность активности определили, вычитая из 24 часов средний для группы период сна. Чем длительнее активность в группе животных, тем выше их базальный уровень метаболизма. Средняя температура тела групп эндотермных животных увеличивается с ростом уровня BMR. Уровни BMR, продолжительность суточной активности, температура тела животных рассматриваемых таксонов отрицательно коррелируют с его эволюционным возрастом: чем позже группа отделилась от основных клад, тем выше уровень метаболизма, продолжительнее период активности и более развита центральная нервная система. Как только развитие систем циркуляции крови и дыхания позволило образовать такой уровень BMR, при котором в покое стало возможным поддерживать температуру тела в 37 C, произошла взрывная радиация млекопитающих и птиц. Появление покрытосеменных растений и связанной с ними фауны беспозвоночных в начале мелового периода обеспечило необходимый канал энергии для развития и процветания эндотермных животных. Млекопитающие и птицы вытеснили рептилий из магистральных ниш, освоили различные местообитания и быстро вышли в крупные размерные классы. Этому способствовало и постепенное понижение температуры на Земле.

РФФИ Грант № 18-04-00791

Безразмерный уровень BMR (BMR ratio), продолжительность активности (DA) и время дивергенции (million years ago, MYA) разных групп эндотермов

Dimensionless BMR (BMR ratio in relation to Passeridormes), activity duration (DA) and divergence time (million years ago, MYA) of different groups of endotherms


LEVEL OF METABOLISM, DURATION OF ACTIVITY AND BODY TEMPERATURE IN THE EVOLUTION OF PRINCIPAL GROUPS OF MAMMALS AND BIRDS: INFLUENCE OF THE TIME OF THEIR DIVERGENCE

Gavrilov V. M.1, Golubeva T.B.2
Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia, Department of Vertebrate Zoology, Faculty of Biology, Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia

e-mail: vmgavrilov@mail.ru

We analyzed the correlations of basal metabolic rate (BMR), with body temperature and sleep duration and activity of endothermic animals, in the mammalian subclasses Monotremata, Marsupialia and Eutheria, and distinguished three groups of birds: Paleognathae, Neognathae-Non-Passeriformes and Neognathae-Passeriformes, which differ origin time in evolution. Using the indicator variables method, the equations were brought to a general exponent and the dimensionless ratio of the metabolic level in the group was obtained: if the BMR of Passeriformes with the highest BMR is taken as 1.00, the BMR level of Monotremate will be 0.21, Marsupialia - 0.38, Paleognathae - 0.51, Eutheria - 0.52 , and Neognatae-Non-Passeriformes - 0.71. The terrestrial lifestyle of Eutheria and flightless Paleognathae is ensured by an almost equal level of BMR. The duration of activity was determined by subtracting the average sleep period for the group from 24 hours. The longer the activity in the group of animals, the higher their basal metabolic rate. The average body temperature of groups of endothermic animals increases with increasing levels of BMR. BMR levels, duration of daily activity, and body temperature of animals of the taxa under consideration negatively correlate with its evolutionary age: the later the group separated from the main treasures, the higher the metabolic rate, the longer the period of activity, and the more developed the central nervous system. As soon as the development of blood circulation and respiration systems allowed the formation of such a BMR level at which it became possible to maintain body temperature at 37 C at rest, explosive radiation of mammals and birds occurred. At that time, angiosperms and related insects appeared, which became a new source of food resources for endotherms, which contributed to their ecological expansion. Mammals and birds replaced the reptiles from the main niches, mastered various habitats, and quickly entered large size classes. This was also facilitated by a gradual decrease in temperature on Earth.

RFBR Grant No 18-04-00791

 

 

ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ АКТИВНОСТИ ХОЛИНЕРГИЧЕСКОЙ И КАТЕХОЛАМИНЕРГИЧЕСКОЙ СИТЕМ НА ДВИГАТЕЛЬНУЮ, ДЫХАТЕЛЬНУЮ И СЕРДЕЧНУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ У ПЛОДОВ КРЫС

Гайдукова П. А.1, Вдовиченко Н.Д1
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Российская Федерация

e-mail: polina.gaydukova.95@mail.ru

Одной из важнейших проблем физиологии является изучение механизмов регуляции ритмической организации физиологических функций, особенно в пренатальный период. Значительную роль играют развивающиеся катехоламинергическая (КА) и холинергическая (ХР) системы. Существует крайне мало исследований фармакологического воздействия различных КА и ХР средств на плоды в условиях in vivo, что затрудняет понимание механизмов, приводящих к развитию дисфункций у новорожденного.

На плодах крыс с сохраненным плацентарным кровообращением на Е17-Е20 изучали влияние активации ХР и КА систем посредством введения плодам ингибитора ацетилхолинестеразы эзерина (3мг/кг) и прекурсора дофамина и норадреналина L-ДОФА (100мг/кг). Одновременно осуществляли регистрацию электрокардиограммы и пьезограмму плодных движений у нескольких плодов. Сердечная деятельность оценивалась по средней частоте сердечных сокращений (ЧСС) и показателям вариабельности сердечного ритма (ВСР). У интактных плодов крыс между Е17 и Е20 на 34% увеличивается ЧСС. Анализ ВСР показал, что на Е17-20 преобладают гуморально-метаболические влияния, но к Е20 доля симпатической системы возрастает в 2-3 раза, ХР в 1,5. Активация КА системы  значимых изменений ЧСС у плодов на Е18 и Е20 не вызывает.  Активация ХР систем заметное вызывает уменьшение ЧСС на Е18 (30%) и Е20 (24%). Анализ ВСР показал, что после инъекции ДОФА у плодов на Е17-20 доля ХР и симпатических влияний увеличивается, а после эзерина – усиливаются гуморально-метаболические влияния. Моторная активность (МА) плодов в фоне представлена комплексами генерализованных движений на Е17-18 и джерками на Е19-20. Стимуляция КА и ХР систем вызывает длительную генерализованную МА у плодов всех возрастов. Появляются не характерные для плодов альтернирующие движения конечностей. Для интактных плодов характерны 2 типа дыхательных движений (ДД): одиночные глубокие вдохи - гаспинги и с Е19 - редкие эпизоды ритмического регулярного дыхания. Инъекция ДОФА плодам крыс вызывает увеличение в 2-6 раз количества ДД по типу гаспингов на Е17-Е20 и реже встречаются эпизоды непрерывного ритмичного дыхания на Е19-Е20. Эзерин на Е18 в 5, а на Е19-20 в 3 раза увеличивает количество гаспингов и со 2-3 мин. появляется регулярное ритмичное дыхание длительностью до 20 мин.

Т.о. уже в плодном периоде развития у крыс имеется высокая чувствительность сердечной, дыхательной и моторной систем к применению препаратов, активных в отношении КХ и ХР структур.

Работа выполнена в рамках государственного задания ФАНО России ("Механизмы формирования физиологических функций в фило- и онтогенезе и влияние на них эндогенных и экзогенных факторов", тема № АААА-А18-118012290373-7).

 

 

Влияние эффекта новизны слова на характеристики ВП у взрослых и детей

Гальперина Е. И.1, Кручинина О.В.2, Станкова Е.П.1, Шемякина Н.В.1, Нагорнова Ж.В.1, Корнев А.Н.3
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, ИЭФБ РАН, Санкт-Петербург, Россия, СПбГПМУ Минздрава России, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: galperina-e@yandex.ru

Показано, что такие компоненты вызванного ответа как N400 и P 600 чувствительны у взрослых к фактору новизны предъявляемого зрительно слова (……). По мере совершенствования навыка чтения изменяется амплитуда ранних компонентов ССП (….) Однако, как изменяются поздние когнитивные компоненты ССП в ответ на новые и повторяющиеся слова в зависимости от возраста и сформированности навыка чтения до сих пор остается неисследованным.

Мы обследовали взрослых 19-26 лет (N=20), школьников 9-10 (N =20) и 12-13 лет (N =20). Испытуемым предъявлялись 2 типа стимулов – пара существительных и отдельное существительное, которое могло повторять или не повторять одно слово из пары. Всего было по 100 стимулов каждого типа в парадигме категориального решения. Одновременно регистрировалась ЭЭГ от 19 отведений, расположенных по системе 10/20 с частотой дискретизации 250 ГЦ по каналу. ССП оценивали на отрезках длиной 1 с отдельно для новых и повторяющихся слов в каждой из возрастных групп. Сравнение производилось на всех временных отсчетах в интервалах 350-550 и 550-900 мс с использованием двухфакторного («возраст» и «тип стимула») дисперсионного анализа и поправки Бонферрони.

Во всех возрастных группах амплитуда ССП в ответ на повторяющееся слово была выше, чем на новое. 

Грант РФФИ 18-013-01082, госзадание ИЭФБ РАН

 

 

НЕОДАРВИНИСТСКАЯ РЕВОЛЮЦИЯ: ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ

Гапанович С. О.1, |2
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, |, ,

e-mail: stanislavgapanovich@gmail.com

Появление термина «неодарвинистская революция» (neo-darwinian revolution) вызвано необходимостью обозначить смену парадигматики, определяющей понимание человеком своего места относительно живой природы. Если прежняя парадигма декларировала потребительское отношение к природным ресурсам, то «неодарвинистский» подход, связанный с появлением этологии и экологии, подчеркивает невозможность существования человека вне связи с живой природой и необходимость бережного отношения к ней. Начало «революции» принято относить ко времени открытия структуры ДНК, а ее продолжением стали работы по этологии (Лоренц, Тинберген, Фриш) и другие. Развитие биологии привело к радикальному пересмотру ряда положений, казавшихся неоспоримыми: например, о прекращении эволюции человека в связи с заменой биологического развития на социальное. Эволюционный подход к изучению когнитивных процессов означает отказ от представлений о «непреодолимой пропасти», разделяющей когнитивные способности человека и животных.

 Понимание динамики развития теории биологической эволюции невозможно вне исторического контекста, в котором это развитие было сопряжено с развитием других наук, естественных и гуманитарных (идея естественного отбора взята из социологии). Обратное влияние (биологического эволюционизма на социальные, исторические и пр. науки) еще более значительно. Но примитивное понимание механизмов эволюции в ряде наук (антропология, этнография, история) завело в теоретический тупик. Поиски выхода привели к попыткам отказа как от эволюционизма, так и эссенциализма (рассмотрения признаков), что стало, по сути, отказом от научной методологии. Эти попытки получили поддержку в идеологии постмодернизма, одним из главных «идеологов» которого считается М. Фуко. Неодарвинистский подход показывает, что базовые постмодернистские идеологемы «биополитика» и «биовласть», введенные М. Фуко, теряют смысл, поскольку основаны на устаревших, чуть ли не социал-дарвинистских, представлениях о биологии. 

По Госзаданию ИЭФБ РАН

 

 

ЭПЕНДИМИНЫ: НОВЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ УЧАСТИИ В РЕГУЛЯЦИИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ И ПОВЕДЕНЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ У КОСТИСТЫХ РЫБ

Гарина Д. В.1, Ламаш Н. Е.2, Фёдоров Р. А.3, Рябцева И. П.3, Серебрякова М. В.4, Андреева А. М.3
Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина Российской академии наук, Борок, Россия, Институт биологии внутренних вод РАН, Институт биологии моря ДВО РАН, Борок, РФ, Институт биологии внутренних вод РАН, Борок, РФ, НИИ физико-химической биологии им. А. Н. Белозерского МГУ, Москва, РФ

e-mail: darina@ibiw.ru

Эпендимины (Эп) – секреторные гликопротеины, являющиеся преобладающим белковым компонентом спинномозговой жидкости костистых рыб  (Hoffmann, 1992; Ganss & Hoffmann, 2009). Эп синтезируются внутренним слоем мягкой оболочки мозга и секретируются во внеклеточную жидкость мозга (ВЖМ). Их открытие относится к середине 70-х гг. ХХ в. (Shashoua, 1976). В дополнение к давно известным функциям этих белков (участие в процессах обучения, консолидации памяти, регенерации нервной ткани) в последние десятилетия появляются сведения о новых функциях Эп: участие в холодовой акклимации рыб, регуляции их агрессивности и социального статуса, сезонных репродуктивных циклов и некоторых других (по: Гарина, в печати).

Нами были проанализированы сезонные изменения содержания Эп в ВЖМ некоторых пресноводных (серебряный карась) и проходных (краснопёрка мелко- и крупночешуйная) карповых рыб. Использовали следующие методы: 1) SDS-электрофорез (Laemmli, 1970), 2D-электрофорез; 2) масс-спектрометрия MALDI; 3) определение концентрации общего белка микробиуретовым методом (Itzhaki et al., 1964); 4) определение относительного содержания белков по электрофореграммам проводили с помощью программного пакета ONE-Dscan, Ver 1.31 (Scananalytic Inc.). На примере карася показано, что содержание Эп в ВЖМ зависит не только от стадии зрелости гонад, но и пола рыб: в летний период у самок и самцов серебряного карася (стадия зрелости гонад 1-2) содержалось 0,80±0,07 и 0,38±0,16 г% (p<0.05) Эп в ВЖМ соответственно. У неполовозрелых особей концентрация Эп составила 0,73±0,16 г% (Гарина и др., 2017). В  то же время у краснопёрки наименьшее значение показателя наблюдалось у неполовозрелых особей в весенний период: 0,49±0,15 г% Эп. У половозрелых рыб минимальное значение показателя наблюдается перед нерестом: 0.74±0.17 г%. Установлено, что содержание общего белка в СМЖ краснопёрок, в отличие от остальных внеклеточных жидкостей организма, находится на постоянном уровне в течение года, и это постоянство обеспечивается за счёт сезонного варьирования содержания Эп (Андреева и др., 2015).  Полученные результаты свидетельствуют об участии Эп в регуляции сезонных репродуктивных циклов, а также поддержании гомеостаза мозга у костистых рыб на протяжении годового цикла.

государственное задание № АААА-А19-119102890013-3, грант РФФИ № 13-04-00427-а


EPENDYMINS: NEW DATA ON PARTICIPATION IN THE REGULATION OF PHYSIOLOGICAL AND BEHAVIORAL REACTIONS IN TELEOST FISH

Garina D. V.1, Garina D. V. 1, Lamash N. E. 1,2, Fedorov R. A. 1, Ryabtseva I. P. 1, Serebryakova M. V. 3, Andreeva A. M. 1 1 Papanin Institute for Biology of Inland Waters, Russian Academy of Sciences 2 Zhirmunsky Institute of Marine Biology, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences, 3 Moscow Lomonosov Moscow State University, Belozersky Institute of Physico-Chemical Biology1,
Papanin Institute for Biology of Inland Waters Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia

e-mail: darina@ibiw.ru

Ependimins (Epd) are secretory glycoproteins that are the predominant protein component of cerebrospinal fluid in teleost fish (Hoffmann, 1992; Ganss & Hoffmann, 2009). Epd are synthesized in leptomeninx and are secreted into the extracellular fluid of the brain (ECF). Their discovery dates back to the mid 70's. XX century (Shashoua, 1976). In addition to the long-known functions of these proteins (participation in the processes of learning, memory consolidation, and regeneration of nerve tissue new information has appeared about Epd functions in recent decades: participation in cold acclimation of fish, regulation of their aggressiveness and social status, regulation of seasonal reproductive cycles, and some others (Garina, in press).

We have analyzed seasonal changes of Epd concentration in the ECF of some freshwater (goldfish) and migratory (eastern redfins) cyprinids. The following methods were used: 1) SDS-electrophoresis (Laemmli, 1970), 2D-electrophoresis; 2) MALDI mass spectrometry; 3) determination of the concentration of total protein by microbiuret method (Itzhaki et al., 1964); 4) the determination of the relative protein content by electrophoregrams was performed using the ONE-Dscan software package, Ver 1.31 (Scananalytic Inc.). By the example of goldfish, it was shown that the Epd concentration in ECF depends not only on the maturity stage of the gonads, but also on the sex of the fish: in summer, females and males of goldfish (maturity stage of the gonad 1-2) showed a value of 0.80±0.07 and 0.38±0.16 g% (p <0.05), respectively. In immature individuals, the concentration of Epd was 0.73±0.16 g% (Garina et al., 2017). At the same time, in redfins, the lowest value of Epd concentration in ECF was observed in immature individuals in spring: 0.49±0.15 g%. In sexually mature fish, the minimum value of the parameter was observed before spawning: 0.74±0.17 g%. It was established that the total protein content in the ECF of redfins, unlike other extracellular body fluids, is at a constant level throughout the year, and this constancy is ensured by seasonal variation in the Epd content (Andreeva et al., 2015). The results have been suggest the participation of Epd in the regulation of seasonal reproductive cycles, as well as maintaining brain homeostasis in teleost fish throughout the annual cycle.

 

state assignment No. AAAA-A19-119102890013-3, RFBR grant No. 13-04-00427-a

 

 

Влияние перенесенных ранее инфарктов миокарда на время, необходимое для оценки движения источника звука, у пациентов с сенсоневральной тугоухостью

Гвоздева А. П.1, Клишова Е.А.2, Голованова Л.Е.2, Андреева И.Г.1
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, Городской гериатрический медико-социальный центр, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: kukumalu@mail.ru

Определяли показатель пространственного слуха – время для оценки приближения и удаления звукового образа у 65 пациентов с двухсторонней сенсоневральной тугоухостью (СНТ) I-III степени в возрасте 39-88 лет (из них женщин 41, мужчин 24). Истории болезни пациентов были проанализированы в отношении наличия таких заболеваний как гипертоническая болезнь (39 человек), сахарный диабет (5) и ишемическая болезнь сердца (3), а также перенесенных ранее острых состояний: инфаркта миокарда (6) и инсультов (3). Пятеро из пациентов, имевших диагноз инфаркт миокарда или ишемическая болезнь сердца, не смогли определить направление движения даже самых длительных звуковых образов – 1.5 с. Для всех остальных пациентов пороги были успешно определены. Различия между группами с СНТ I (25 человек), II (30) и III (5) степени были достоверны (I и II: p<0.05, I и III: p<0.01, II и III: p<0.05). В группе с СНТ I степени среднее пороговое время составило 360 мс, в группе с СНТ II степени – 420 мс, а для пациентов с СНТ III степени – 800 мс. Эти значения были достоверно выше, чем полученные ранее пороги для испытуемых с нормальным слухом (130 мс, p<0.01). Факторный дисперсионный анализ показал, что только наличие в анамнезе перенесенного инфаркта миокарда, свидетельствующего о значительных нарушениях в сердечно-сосудистой системе, в том числе затрагивающих и кровоснабжение головного мозга, приводило к достоверному увеличению порогового времени оценки движения для пациентов (p<0.01). У лиц этой группы (4 человека) он составил в среднем 900 мс, тогда как у пациентов без такого диагноза он был равен в среднем 400 мс. По-видимому, наблюдавшееся повышение порогов у пациентов, перенесших инфаркты, связано с гипоксическим поражением корковых отделов слухового анализатора, которые ответственны за временной анализ звуков.

Работа выполнена в рамках государственного задания (тема № АААА-А18-118013090245-6) при частичной поддержке РФФИ (проект № 18-015-00296).


The influence of previous myocardial infarctions on the temporal threshold for sound source motion localization in patients with sensorineural hearing loss

Gvozdeva A. P.1, Klishova E.A.2, Golovanova L.E.2, Andreeva I.G.3
Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia, Municipal Geriatric Medical and Social Center, St.Petersburg, Russia, Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia

e-mail: kukumalu@mail.ru

A characteristic of spatial hearing – temporal threshold  to determine approaching or receding of  sound images,  was evaluated for 65 patients with bilateral sensorineural hearing loss (SNHL) of I-III degrees aged 39-88 years (41 females, 24 males). Their medical histories were checked  in order to establish presence of such chronic conditions as hypertonic disease (39 patients), diabetes (5) and coronary heart disease (3), and also of previous acute conditions: myocardial infarctions (6) and strokes (3). Five patients with myocardial infarctions in their medical histories or with coronary heart disease could not determine the motion direction even for longest sound images with duration of 1.5 s. For other patients thresholds were determined successfully. Differences between groups with SNHL of I degree (25 patients), II degree (30) and III degree (5) were statistically significant (I and II: p<0.05; I and III: p<0.01; II and III: p<0.05). In patients with SNHL of I degree average temporal threshold was 360 ms, in patients with SNHL of II degree – 420 ms, and 800 ms for III degree SNHL. These values were significantly higher than the ones estimated in normally hearing subjects (130 ms, p<0.01). Factorial analysis of variance showed that only presence of myocardial infarctions in medical history, indicating substantial impairments in cardiovascular system, including those related to blood supply of the brain, led to a significant increase in temporal threshold to determine  approaching or receding of  sound images (p<0.01). In patients with previous myocardial infarctions (4 subjects) the threshold was 900 at average, while patients without this diagnosis had average threshold of 400 ms. Apparently the increase of temporal thresholds observed in patients with myocardial infarctions is strongly connected with hypoxic injury of the central auditory system which are known to be responsible for temporal analysis of the sound. 

The work was supported by the state budget (theme № АААА-А18-118013090245-6) and Russian Foundation for Basic Research (project № 18-015-00296).

 

 

ПРИМЕНЕНИЕ МИНИСКОПА ДЛЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ АКТИВНОСТИ НЕЙРОНОВ ГИППОКАМПА

Герасимов Е. И.1, Ерофеев А.И.2, Пушкарева С.А.2, Цянь Джао2, Власова О.Л.2, Беспрозванный И.Б.1
Санкт-Петербургский Политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия, Санкт-Петербургский Политехнический университет Петра Великого, Лаборатория молекулярной нейродегенерации (ЛМН), Санкт-Петербург, Россия

e-mail: evgeniigerasimov1997@gmail.com

В настоящее время актуальной задачей в нейробиологии становится визуализация не только морфологии нейронов, но и нейрональной активности in vivo, что достигается с помощью специальных сенсоров, которые флуоресцируют при изменении концентрации различных ионов, например, кальция. Многие современные методы флуоресцентной микроскопии позволяют регистрировать активность нейронов in vivo, однако их применение имеет ряд серьёзных ограничений, а именно: необходимость фиксации экспериментального животного, низкую скорость сканирования, сложность и дороговизну использования. Оригинальным подходом, позволившим решить некоторые из перечисленных проблем, стало использование однофотонных миниатюрных флуоресцентных микроскопов – минископов (Miniscope). Они имеют небольшие размеры при хорошем разрешении, размещаются на голове животного и не мешают его свободному движению, что делает возможным их использование в ходе проведения поведенческих тестов.

Для оценки изменения активности нейронов с помощью Miniscope используются различные индикаторы, например, генетически кодируемый кальциевый индикатор GCamp, сенсоры потенциала на мембране и др., что делает данный метод перспективным в изучении нейрональной активности. Чтобы понять связь между активностью нейронных цепей и поведением, можно использовать оптогенетику и одновременную регистрацию кальциевого сигнала в мозге свободно перемещающихся животных.

В Лаборатории Молекулярной Нейродегенерации (ЛМН) СПбПУ проведены работы по освоению методики имплантации Miniscope для визуализации нейронов гиппокампа in vivo.

В ходе их выполнения были решены следующие задачи:

1)     инжектирован вирус (AAV2-GFP) при помощи стереотаксической операции;

2)     имплантирована GRIN (градиентной)-линза для фокусировки флуоресценции с поля нейронов;

3)     закреплен Miniscope на неподвижное основание.

 Был, также, оптимизирован алгоритм проведения стереотаксических операций по введению вируса (AAV2-GFP). Для проверки точности введения вируса в гиппокамп были сделаны снимки на конфокальном микроскопе (Рис.1 A, Б). 

Во время стереотаксической операции проводилось удаление слоев мозга до косого хода волокон гиппокампа (Рис.1 В).

После имплантации Miniscope были визуализированы нейроны гиппокампальной области, экспрессирующие GFP (Рис.1 Г).

Таким образом, методика имплантации Miniscope с последующей визуализацией активности нейронов гиппокампа в ЛМН поставлена. В дальнейшем предполагается ее использовать для проведения кальциевого имаджинга in vivo в поведенческих тестах на мышах-моделях нейродегенеративных заболеваний, в том числе, до и после оптогенетической стимуляции клеток астроглии.

Список используемых источников:

1.        Ferezou, I. Visualizing the Cortical Representation of Whisker Touch: Voltage-Sensitive Dye Imaging in Freely Moving Mice / I. Ferezou, S. Bolea, C.C.H. Petersen. – 2006. – P. 617–629 – doi: 10.1016/j.neuron.2006.03.043.

2.        Ghosh, K.K. Miniaturized integration of a fluorescence microscope / K.K. Ghosh, L.D. Burns, E.D. Cocker, A. Nimmerjahn, Y. Ziv, A. El Gamal, M.J. Schnitzer. – 2011. – Vol. 8 – № 10 – doi:10.1038/nmeth.1694.

Работа выполняется при поддержке Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого в рамках программы повышения конкурентоспособности 5-100 и за счет гранта Российского научного фонда (проект № 20-65-46004).

Рис.1. А, Б-Визуализация нейронов CA1 области гиппокампа, экспрессирующих GFP в срезах (А – увеличение 10-х, Б – увеличение 40-х), В-ход нейронных волокон в гиппокампальных области, Г- In vivo снимки области гиппокампа мыши с помощью Miniscope.

 

 

Cистема ретиноевой кислоты как возможный фактор экспериментальной доместикации животных

Гербек Ю. Э.1, |2
ФГБУН ФИЦ Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск, Бердск, Россия, |, ,

e-mail: herbek@bionet.nsc.ru

Поведение, согласно Э. Майру, идёт в авангарде эволюции (1963), что относится и к эволюционным изменениям произошедшим при доместикации животных (Belyaev, 1978). Уникальной и широко признанной моделью доместикации являются серебристо-чёрные лисицы, селектированные в ИЦиГ СО РАН исключительно по поведению по отношению к человеку (Trut et al., 2009). Параллельно ведутся исследования на серых крысах, полученных с помощью подобного же отбора (Plyusnina et al., 2009). Наряду с коренными изменениями поведения по отношению к человеку, у лисиц и крыс произошёл ряд морфофизиологических модификаций. Их возникновение описывается гипотезой, предполагающей изменение работы генов, связанных с миграцией клеток нервного гребня, которое может вызывать нарушение в развитии ряда периферических органов и тканей (Wilkins et al., 2014). Одним из слабых мест этой гипотезы представляется малая вероятность отбора по генам раннего развития, которые не связаны с формированием центральной нервной системы и поведения.

Для поиска механизмов возникновения изменений при доместикации были использованы данные параллельного секвенирования геномов и транскриптомов ручных и агрессивных лисиц, анализа нейрогенеза в гиппокампе взрослых лисиц, ОТ-ПЦР гиппокампа крыс и лисиц, поведенческих тестов крыс на социальное поведение и пространственную память как при стандартной диете, так и с различным содержанием витамина А, что, вероятно, могло изменить течение ювенильного нейрогенеза.

Высказано предположение о важной роли системы ретиноевой кислоты (РК) – метаболита витамина А. Некоторые гены ферментов синтеза и деградации РК изменили свою экспрессию под воздействием отбора. При этом они, по-видимому, участвуют не только в регуляции поведения и нейрогенеза взрослых животных, но, возможно, в эмбриогенезе при формировании нервной трубки и миграции клеток нервного гребня.

Таким образом, полученные результаты поддерживают гипотезу «нервного гребня» и указывает на возможную ключевую роль системы РК в доместикации.

Грант РНФ №19-74-10041

 

 

Механизмы регуляции нейрогенеза гиппокампа у взрослых крыс в условиях антиортостатического вывешивания

Глазова М. В.1, Березовская А.С.1, Черниговская Е.В.1, Наумова А.А.1, Николаева С.Д.1, Тыганов С.А.2, Шенкман Б.С.2
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, Институт медико-биологических проблем РАН, Москва |,

e-mail: MGlazova@iephb.ru

Нейрогенез в мозге взрослых млекопитающих ограничен двумя основными нишами – это субгранулярная зона зубчатой извилины и субветнрикулярная зоны. При этом если в субвентрикулярной зоне нейрогенез – величина постоянная, в субгранулярной зоне зубчатой извилины это динамический процесс, зависящий от многих факторов. Так показано, что физические нагрузки и обогащенная среда стимулируют нейрогенез, тогда как стресс приводит к его снижению. С другой стороны, гиппокамп является одним из ключевых звеньев в контроле когнитивных процессов, а уровень нейрогенеза коррелирует с двигательной активностью и когнитивными функциями. Однако функциональное состояние гиппокампа в условиях космического полета или симулированной микрогравитации остается малоисследованной областью. В качестве модели гравитационной разгрузки использовали метод антиортостатического вывешивания. Эксперименты проводили на самцах крыс линии Вистар, которые были разделены на 2 группы: контроль и вывешивание. Длительность вывешивания составляла 3, 7 и 14 дней. Результаты показали значительные снижение числа нейрональных прогениторных клеток (НСК) уже через 3 дня вывешивания, а через 7 дней также снижался и уровень пролиферации НСК. Наши данные показали изменения активности ERK1/2, Akt и PKA сигнальных каскадов, основных регуляторов нейрональной пролиферации и дифференцировки. Также значительно снижался уровень активности глутаматергической системы, что может оказывать негативное влияние на уровень нейрогенеза, поскольку глутамат участвует в регуляции созревания НСК. Анализ транскрипционных факторов показал активацию CREB, однако эта активация отмечалась только в гранулярных клетках зубчатой извилины через 3 дня вывешивания. Активность c-Fos напротив снижалась к 14-му дню. Таким образом, антиортостатическая разгрузка приводит к снижению уровня нейрогенеза, что сопровождается нарушениями работы внутриклеточных сигнальных каскадов, ответственных за пролиферацию и нейрональную дифференцировку.

РФФИ 20-015-00062, РФФИ 17-29-01029-ofi_m и государственного задания

 

 

ТОЛЕРАНТНОСТЬ К ГИПОКАЛЬЦЕМИИ КЛЕТОК ВЕНОЗНОГО СИНУСА СИСТЕМНОГО СЕРДЦА ЛИЧИНКИ МИНОГИ – ПЕСКОРОЙКИ (Lampeta planeri Bloch.).

Головко В. А.1, Козловская А.В.2
, Сыктывкар, Россия, Медицинский институт, ФГБОУ ВО "СГУ им.Питирима Сорокина", Сыктывкар, Россия

e-mail: golovko@physiol.komisc.ru

Известно, что смена раствора «без CaCl2» на нормальный вызывает необратимые повреждения сарколеммы и внутриклеточных структур миокарда вследствие перегрузки ионами Ca и Na. Целью работы было изучить эффекты круговорота Са2+ ,  рианодина и нифедипина на клетки венозного синуса пескоройки.  Работа выполнена на спонтанно сокращающихся полосках размером 2 × 3 (мм) синусно-предсердной (СА) области с помощью методики микроэлектродных отведений. Личинок анестезировали 0.1% залетилом. Полоски спонтанно генерировали потенциалы действия (ПД) A-like треугольной формы с длительностью пика  - 0.1 с и амплитудой  около 90 мВ. Фаза медленной диастолической деполяризации (МДД) составляла  80-90 % от длительности цикла. Минимальную скорость МДД и частоту генерации ПД , 17 - 25 имп/мин, наблюдали  в интервале [Ca2+]o от 0.9 до 1.8 мМ (рис. ). Наибольшую частоту ПД ,  ≈98 имп/мин, наблюдали в растворе «без Ca». В первые 10-15 мин аппликации раствора «без Са» регистрировали снижение частоты ПД на 10-15%, а затем ее повышение на 20-30 % по отношению к контролю (n =7; p<0.05). Через 1 ч вновь наблюдали  снижение частоты импульсов. Полоски продолжали генерировать ПД и  слабо сокращались в  течение 6 ч и более. При гипокальциемии зарегистрировали снижение амплитуды ПД от 91 до 75 мВ за счет овершута, а также уменьшение длительности ДПД50 на 20 %. Сходные эффекты наблюдали при  экспозиции нифедипина (2 мкМ) или рианодина (20 мкМ). Таким образом,  установлено, что эффект продолжительной гипокальциемии  у клеток водителя ритма пескоройки полностью обратим после реперфузии. Вероятно, клетки венозного синуса пескоройки способны регулировать поступление ионов Са и генерировать  ПД в растворе «без Са» за счет входящего тока   I Na и выходящего I Kr.   Использование эволюционного подхода позволяет углубить представления о становлении пейсмекерной активности.

НИР № ГР АААА-А17-117012310152-2 и № ГР АААА-А17-117012310154-6.

Эффекты варьирования [Ca2+] o 0.9 (сплошная линия), 0.45 ммоль (пунктирная) и солевого раствора без добавления кальция (точечная) на конфигурацию ПД и скорость фазы быстрой деполяризации (dV/dt max) (а) и скорость диастолической деполяризации (б).

Effects of variation of [Ca2+]o 0.9 (continuous line), 0.45 mmol (dashed line) and salt solution without addition of calcium ( dotted line) on APs configuration and the upstroke velocity (dV/dt max) (a) and the rate of diastolic depolarization (b). APs traces were recorded in the same cell as in (a).


AMMOCOETE - LAMPREY LARVA (Lampeta planeri Bloch.) SYSTEMIC HEART SINUS VENOUS CELLS ARE TOLERANT TO HYPOCALCEMIA

Golovko V. A.1, Kozlovskaya A.V.2
, St.Petersburg, Russia, Medical Institute of Federal State Syktyvkar University, Syktyvkar, Russian Federation

e-mail: golovko@physiol.komisc.ru

It is known that changing the solution "without CaCl2" to normal ones causes irreversible damage in the myocardium sarcolemma and intracellular structures due to overload with Ca and Na ions. The aim of our work was to investigate the effects of Ca 2+ cycling, and ryanodine and nifedipine on electrical activity of the ammocoete sinus venous cells. The study was performed with using the microelectrode leads technique on the spontaneously shrinking strips of 2 × 3 (mm) of sino-atrial (SA) region. Larvae were anesthetized in 0.1% zaletil. The strips generated triangular-shaped Alice potentials with spike action potential duration of about 0.1 s spontaneously. Slow diastolic depolarization (SDD) was 80-90 % of the cycle duration. The minimum speed of SDD and AP generation frequency of the ammocoete sinus venous cells (17-25 imp / min) were observed at the concentration of calcium in the solution from 0.9 to 1.8 mmol (Fig.). The highest frequency of AP (98 imp / min), was in solution "without Ca". The decrease in the frequency of AP generation by 10-15% was registered in solution "without Ca" in the first 10-15 min, and then the frequency increased by 20-30% relative to the control (n =7; p<0.05). After 1 hour, a decrease in the pulse frequency was observed again. The strips continued to generate   AP and contraction slightly for 6 hours or more. In calcium depletion, AP amplitude decreased   from 91 to 75 mV  in due to overshoot decrease. The decrease in AP50 duration by 20% was registered also. Similar effects were observed after exposure of nifedipine (2 µm) or ryanodine (20 µm). Thus, it was found that the effect of hypocalcemia in the cells of the ammocoete's pacemaker is completely reversible after reperfusion. Probably, the cells of the venous sinus of the ammocoete are able to regulate the intake of Ca ions and generate AP in solution "without Ca" due to the inward current INa and the outward IKr. The use of an evolutionary approach allows us to deepen the understanding of the mechanisms of the pacemaker activity formation.

SRW Projects № GR AAAA-A17-117012310152-2 and № GR AAAA-A17-117012310154-6.

 

 

РАЗВИТИЕ СЛУХА В ОНТО И ФИЛОГЕНЕЗЕ: РОЛЬ СТАНОВЛЕНИЯ ЭНДОТЕРМИИ

Голубева Т. Б.1
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия

e-mail: tbgolubeva@list.ru

Слух наиболее ярко демонстрирует эволюцию сенсорных систем позвоночных. Рыбы успешно приспособили для усиления звука различные образования типа воздушного пузыря и Веберова аппарата, в качестве периферических рецепторных органов используют макулы вестибулярной системы, развивают специфические слуховые пути в центральной нервной системе, схема которых схожа с таковыми у наземных позвоночных. Выход на сушу потребовал развития среднего уха, слуховых косточек и тимпанальной мембраны. У амфибий две специализированных слуховых папиллы, из них в дальнейшей эволюции сохраняется papilla basilaris в многочисленных вариациях. Морфологически слуховые улитки схожи у крокодилов, птиц и Monotremata. У Monotremata papilla basilaris обладает уже признаками Кортиева органа, но рецепторный аппарат внутренних волосковых клеток близок к таковому млекопитающих, а наружных – такой же, как у птиц. Совершенствование слуха происходит у птиц и млекопитающих с приобретением эндотермии. Слух эндотермных животных характеризуется возросшей чувствительностью, скоростью и детализацией обработки слуховых сигналов, расширением диапазона воспринимаемых частот, и происходит параллельно с усложнением акустической коммуникации. Несмотря на то, что птицы обладают просто устроенной papilla basilaris, более высокими порогами и диапазоном слуха до 20 кГц, их слуховая система, особенно у Passeriformes с высокой температурой тела, способна к более тонкому анализу акустических сигналов. Достижение настоящей эндотермии, как в эволюции, так и в онтогенезе делает возможным восприятие более высоких частот, импринтинг частотно-временных и частотно-амплитудных модуляций сигнала. Восходящие слуховые пути построены по единому принципу вплоть до промежуточного мозга с необходимыми усложнениями по мере эволюции слуха. В конечном мозге слуховые отделы млекопитающих из-за образования коры отличаются морфологически, но не функционально, от слуховых структур полушарий птиц и рептилий, сохраняющих магистральный паттерн развития.

РФФИ грант № 17-06-00404


HEARING DEVELOPMENT IN ONTO AND PHILOGENESIS: THE ROLE OF EVOLVING ENDOTHERMY

Golubeva T. B.1
Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia

e-mail: tbgolubeva@list.ru

Hearing most clearly demonstrates the evolution of sensory systems of vertebrates. Fishes have successfully adapted various formations such as the air bubble and the Weber apparatus to amplify sound, use some maculae of the vestibular system as hearing receptor organs, and develop specific auditory pathways in the central nervous system, the pattern of which is similar to that of terrestrial vertebrates. Mastering land required the development of the middle ear, auditory ossicles and tympanic membrane. Amphibians have two specialized auditory papillae, one of them - papilla basilaris in numerous variations is preserved in further evolution. Morphologically auditory cochlea are similar in crocodiles, birds and Monotremata. In Monotremata papilla basilaris shows mammalian structure organisation, but if the bundles of stereocilia of the inner hair cells are similar to that of mammals, the outer hair cells are the same as in birds. Perfection of hearing occurs in birds and mammals with the acquisition of endothermy. Hearing of endothermic animals is characterized by increased sensitivity, processing speed of auditory signals, expansion of the range of perceived frequencies, and occurs in parallel with the complication of acoustic communication. Despite the fact that birds have a simpler papilla basilaris compared to the Euteria Corti organ, higher thresholds and a hearing range of up to 20 kHz, their auditory system, especially in Passeriformes with a high body temperature, is capable of finer analysis of acoustic signals. Achieving true endothermy, both in evolution and in ontogenesis, makes it possible to perceive higher frequencies, imprinting the time-frequency and frequency-amplitude modulations of the signal. The ascending auditory canals are built on a single principle up to the diencephalon with the necessary complications as the hearing evolves. The auditory parts of mammalian forebrain, due to the formation of the cortex, differ morphologically, but not functionally, from the auditory structures of the forebrain in birds and reptiles, which preserve the main developmental pattern of vertebrate.

RFBR Grant No 17-06-00404

 

 

ГИПОТАЛАМО-ГИПОФИЗАРНО-АДРЕНАЛОВАЯ СИСТЕМА ПРИ СТРЕССЕ И СТАРЕНИИ: ИНДИВИДУАЛЬНАЯ УЯЗВИМОСТЬ АССОЦИИРОВАНА С ОСОБЕННОСТЯМИ ПОВЕДЕНИЯ И ВРЕМЕНЕМ ВОЗДЕЙСТВИЯ

Гончарова Н. Д.1, |2
ФГБНУ "Научно-исследовательский институт медицинской приматологии", Сочи, Россия, |, ,

e-mail: ndgoncharova@mail.ru

При старении частота стресс-зависимых заболеваний увеличивается. Однако механизмы, лежащие в основе индивидуальной уязвимости к стрессу и возрастной патологии, еще не ясны. Одним из перспективных подходов в этом направлении является изучение реакции ключевой адаптивной гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы (ГГАС) на стрессовое воздействие у индивидов, различающихся по их поведенческим реакциям в условиях мягкого стресса. Цель настоящего исследования - анализ индивидуальных особенностей реакции ГГАС на острое стрессовое воздействие (нежесткую иммобилизацию в течение 2-х часов, ОСВ) и механизмов, лежащих в их основе, на модели физически здоровых молодых и старых самок макак резус с тревожным и депрессивноподобным поведением (DAB) в сравнении с индивидами с обычным стандартным поведением (SB).

Установлено, что реакция ГГАС на ОСВ у старых приматов с DAB в послеполуденное время, характеризующееся повышенной уязвимостью человека и приматов к ОСВ,  существенно выше по сравнению со старыми индивидами с  SB. В основе этих изменений могут лежать выявленные расстройства в циркадианном ритме, а также глюкокортикоидном механизме отрицательной обратной связи, опосредованном минералкортикоидными рецепторами (МР-МООС). Возрастное сглаживание циркадианного ритма секреции кортизола, циркадианного ритма реакции ГГАС на ОСВ и ослабление контроля ГГАС со стороны МР-МООС сопровождается формированием гипергликемии у старых индивидов с DAB как в базальных условиях в вечернее время, так и в ответ на ОСВ. В свою очередь, гипергликемия и сниженная секреция дегидроэпиандростерона сульфата, по-видимому, способствуют развитию при старении у приматов с DAB более выраженных нарушений в функции островкового аппарата поджелудочной железы, щитовидной железы, а также нейропсихических и нейродегенеративных заболеваний. Мониторинг поведения индивидов и функции ГГАС перспективны для ранней диагностики и профилактики возрастной патологии на основе восстановления возрастной дисфункции ГГАС.

 

Грант РФФИ № 15-04-07896


THE HYPOTHALAMIC-PITUITARY-ADRENAL AXIS UNDER STRESS AND AGIUNG: INDIVIDUAL VULNERABILITY IS ASSOCIATED WITH BEHAVIORAL FEATURES AND EXPOSURE TIME

Goncharova N. D.1, |2
Research Institute of Medical Primatology, Moscow, Russia, |, ,

e-mail: ndgoncharova@mail.ru

With aging, the incidence of stress-related diseases increases. However, the mechanisms underlying individual vulnerability to stress and age-related pathology are not yet clear. One of the promising approaches in this direction is to study the response of the key adaptive hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis to stress exposure in individuals that differ in their behavioral reactions under mild stress. The purpose of this study is to analyze the individual features of HPA axis reaction to acute stress exposure (mild immobilization for 2 hours, ASE) and the mechanisms underlying them on the model of young adult and aged rhesus monkeys with anxiety and depression-like behavior (DAB), compared to healthy age-matched control individuals with standard behavior (SB).

It was established that the HPA axis response to ASE in old primates with DAB in the afternoon, characterized by an increased vulnerability of humans and primates to stress, is significantly higher compared to old individuals with SB. These changes stems from disturbances in the circadian rhythm and mineralcorticoid receptor-dependent glucocorticoid negative feedback (MR-NF). Age-related smoothing of the circadian rhythm of cortisol secretion, the circadian rhythm of HPA axis stress reactivity and the weakening of HPA axis control by the MR-mediated negative feedback leads to the development of hypercortisolemia in old individuals with anxiety and depression behavior under basal conditions, as well as in response to stress exposure. In turn, hypercortisolemia and reduced secretion of DHEAS apparently contribute to the development of severe aging-related disorders in the function of the islet apparatus of the pancreas, thyroid gland, as well as neuropsychiatric and neurodegenerative diseases. Monitoring individual behavior and HPA axis functions are promising for early diagnosis and prevention of age-related pathology based on restoration of age-related dysfunction of the HPA axis.

Grant RFBR № 15-04-07896

 

 

РЕГУЛЯЦИЯ ГИПОТАЛАМО-ГИПОФИЗАРНО-АДРЕНОКОРТИКАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ У КРЫС ЛИНИИ КРУШИНСКОГО-МОЛОДКИНОЙ НА РАЗНЫХ СТАДИЯХ ЭПИЛЕПТОГЕНЕЗА

Горбачёва Е. Л.1, Куликов А.А.1, Черниговская Е.В.1, Глазова М.В.1, Никитина Л.С.1
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: eugenia.gorbachova@iephb.ru

Показано, что эпилепсия сопровождается дисрегуляцией гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной системы (ГГАКС). Однако механизмы, лежащие в основе нарушения работы ГГАКС при эпилепсии, до сих пор остаются неизученными. Целью данного исследования являлось оценить активность ГГАКС и экспрессию глюкокортикоидных рецепторов (ГР) в гипоталамусе и гиппокампе у крыс линии Крушинского-Молодкиной (КМ) на разных стадиях эпилептогенеза.

В работе были использованы самцы крыс линии КМ, генетически предрасположенные к аудиогенным припадкам, и линии Вистар. Также были проанализированы две группы крыс линии КМ: контрольные животные и крысы, подвергшиеся ежедневным звуковым стимуляциям по протоколу киндлинга (25 стимуляций). Содержание ГР, кортиколиберина, фосфо-CREB, ПОМК, АКТГ определяли с помощью иммуногистохимического метода и вестерн-блот анализа. Концентрацию АКТГ и кортикостерона в сыворотке крови определяли с помощью иммуноферментного анализа.

Было показано, что уровень ГР в мелкоклеточной части паравентрикулярного ядра (мчПВЯ) у крыс линии КМ был значительно ниже, чем у крыс линии Вистар. Это сопровождалось пониженным содержанием кортиколиберина в наружной зоне срединного возвышения (НЗСВ) и повышенным уровнем фосфо-CREB, ПОМК и АКТГ в аденогипофизе.

Аудиогенный киндлинг приводил к повышению содержания ГР в гиппокампе, но не в мчПВЯ, что было сопряжено со снижением содержания фосфо-CREB, ПОМК и АКТГ в аденогипофизе, а также со снижением концентрации АКТГ в крови. При этом у эпилептизированных крыс линии КМ было отмечено значительное повышение массы надпочечников и уровня кортикостерона в крови.

Полученные данные свидетельствуют о том, что для крыс линии КМ характерна повышенная активность центральных звеньев ГГАКС, вызванная ослаблением торможения кортиколиберинергических нейронов по механизму отрицательной обратной связи. Аудиогенный киндлинг приводил к снижению активности аденогипофиза, которое вызвано усилением тормозной регуляции по механизму отрицательной обратной связи.

Грант РФФИ № 18-34-00882


REGULATION OF THE HYPOTHALAMIC-PITUITARY-ADRENAL AXIS IN KRUSHINSKY-MOLODKINA RATS DURING EPILEPTOGENESIS

Gorbacheva E. L.1, Kulikov A.A.2, Chernigovskaya E.V.2, Glazova M.V.2, Nikitina L.S.2
Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia, Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Saint-Petersburg, Russia

e-mail: eugenia.gorbachova@iephb.ru

 

 

ТРАНСКРИПТОМНЫЙ АНАЛИЗ «ПРОСТЫХ» ИММУННЫХ СИСТЕМ: ТРАССИРОВАНИЕ КЛЮЧЕВЫХ СОБЫТИЙ В ЭВОЛЮЦИИ СИСТЕМЫ КОМПЛЕМЕНТА

Горбушин А. М.1, |2
, , , |, ,

e-mail: agorbushin@gmail.com

Проанализированы происхождение и эволюция молекулярных активаторов комплемент-подобных систем иммунитета у Lophotrochozoa. Исследованы общедоступные транскриптомы пребилатерий и билатеральных видов путем картирования таксон-специфичных молекулярных событий на филогенетическом дереве. Показано, что среди всех активаторов эволюционно первичными являются белки с C1qL-специфичной доменной архитектурой. Две впервые описанные у Lophotrochozoa сериновые протеазы MReM1 и MReM2 потенциально могут компенсировать потерю исходного MASP-ортологичного гена и действовать в комплексе с C1qL как «прото-активатор» эволюционно-древнего «прото-комплемента». Предложена новая модель эволюции системы комплемента, предсказывающая, что многочисленные таксон-специфичные линии комплемент-подобных систем появились из стволового «античного» молекулярного комплекса. Впервые появившись у общего предка целомических животных, «античный» гуморальный комплекс состоял из молекулы TEP, общего предка TEP-ассоциированных протеаз (C2 / Bf / Сf / Lf), общего предка MASP-подобных протеаз (MASP / C1r / C1s, MReM1 / MReM2) и мультимерных распознающих белков (C1q-, MBL- и FCN-гомологи). Дальнейшая эволюционная специализация и диверсификация этого комплекса осуществлялись независимо и таксон-специфично. Примерами являются система комплемента позвоночных животных и комплемент-подобный комплекс моллюсков Apogastropoda. Последний включает впечатляющий массив вариабельных распознающих белков лектиновой природы VIgL, гомологичных C1q, MBL, FCN и другим лектинам. Транскрипционный ответ фибриноген-родственных VIgL-лектинов семейства FREP, QREP и SREP на заражение моллюска Littorina littorea трематодой Himasthla elongata, коррелирует с экспрессией протеазы MReM1 и поддерживает предложенную в исследовании модель.

Гос. тема № АААА-А18-118012290373-7


TRANSCRIPTOMIC ANALYSIS OF "SIMPLE" IMMUNE NETWORKS: TRACING OF KEY EVENTS IN THE EVOLUTION OF COMPLEMENT SYSTEM

Gorbushin A. M.1, |2
, St.Petersburg, , |, ,

e-mail: agorbushin@gmail.com

 

 

ГРАВИТАЦИЯ КАК ФАКТОР ФОРМИРОВАНИЯ ИНТЕГРАТИВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ МОЗГА

Горелик А. Л.1, Нарышкин А. Г.2, Егоров А.Ю.3, Ахмерова Л.Р.4, Ивановский Р.И.5
, , , 1Национальный медицинский исследовательский центр психиатрии и неврологии им. В. М. Бехтерева МЗ РФ; 2Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, Национальный медицинский исследовательский центр психиатрии и неврологии им. В. М. Бехтерева МЗ РФ, Санкт-Петербург, Россия, СПб Политехнический университет им. Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: gorelik_a@mail.ru

В последние годы отмечается рост интереса исследователей разных специальностей к проблемам целостности. В сфере нейробиологии этот интерес проявляется в становлении концепции интегративной деятельности головного мозга человека. Значение этой концепции для клинической медицины трудно переоценить. Уже сейчас становится ясно, что болезнь конкретного человека несводима к поражению только одной или нескольких структур, а выступает как искажение всей интегративной деятельности мозга. И также ясно, что мозг имеет имманентные, системные, механизмы самовосстановления. Эффективность лечебно-реабилитационных стратегий определяется тем, насколько успешно нам удаётся восстановить/запустить эти механизмы, а вовсе не тем, в какой мере мы оказываемся способными излечить/восстановить структурные повреждения. Такой подход требует более глубокого понимания принципов организации и поддержания ИД ГМ, в первую очередь – факторов  интеграции мозговой деятельности, состоящей из бесчисленного массива импульсных потоков – как афферентных, так и эндогенных.

Интегративная деятельность ГМ норме, равно как и её искажения при различных видах патологии, может быть изучена отчасти с помощью технологий нейровизуализации, что требует сложнейшей и дорогостоящей аппаратуры, либо с помощью исследования закономерностей пространственной организации ЭЭГ. Последнее, в свою очередь, нуждается в адекватных математических инструментах для обработки данных нативной ЭЭГ. В повседневной практике применяются исключительно линейные методы, преимущественно основанные на корреляционном анализе. Однако их возможности, основанные на вольных допущениях о стационарности ЭЭГ, существенно ограничены.

Применение методов нелинейной статистики, в частности – показателя корреляционного отношения, открывают принципиально новые возможности в изучении пространственной организации ЭЭГ и межафферентных взаимодействий.

Наши многолетние исследования в этом направлении, проводимые среди пациентов психоневрологического профиля, получавших лечение с применением методологии нейромодуляции, в первую очередь – вестибулярной дерецепции, показали, что важнейшим системо- и средообразующим фактором интеграции мозговой деятельности является вестибулярная афферентация, в первую очередь – её вестибулостатическая составляющая, которая, с определённых позиций, может быть рассмотрена в качестве выделенного гравитационного анализатора/детектора. Его центральная роль заключается в ориентации всех афферентных и эндогенных потоков относительно вектора гравитации, что обеспечивает их полноценный синтез. Этот вектор является единственной естественной константой в биосфере Земли и, соответственно, может рассматриваться как репер всех «внутримозговых моделей» среды обитания, определяющих целенаправленное поведение индивида в этой среде. В условиях патологии формируются патологические функциональные системы, ведущие к распаду этих моделей и к искажению ИД ГМ. Резкое угнетение гравитационной афферентации под влиянием ВД создаёт условия для глубокого переформатирования всей ИД ГМ, что и определяет яркую благоприятную динамику у пациентов, отражаясь в закономерных и масштабных перестройках паттернов пространственной организации ЭЭГ.

-

 

 

Вестибулярная нейромодуляция – предиктор участия гравитационной чувствительности в дискинетических проявлениях экстрапирамидной патологии

Горелик А. Л.1, Нарышкин А.Г.2, Егоров А.Ю.3, Скоромец Т.А.4, Галанин И.В.4
, , , 1 Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр психиатрии и неврологии имени В. М. Бехтерева» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Санкт-Петербург, Россия 2 Федеральное государственное бюджетное учреждение «Институт эволюционной физиологии и биохимии имени И. М. Сеченова» Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия 3 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Северо-Западный государственный медицинский университет имени И. И. Мечникова» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Санкт-Петербург, Россия, Санкт-Петербург, Россия, 2 Федеральное государственное бюджетное учреждение «Институт эволюционной физиологии и биохимии имени И. М. Сеченова» Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия 3 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Северо-Западный государственный медицинский университет имени И. И. Мечникова» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Санкт-Петербург, Россия, Санкт-Петербург, Россия, Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр психиатрии и неврологии имени В. М. Бехтерева» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Санкт-Петербург, Россия, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: gorelik_a@mail.ru

Методы вестибулярной нейромодуляции (ВН), в том числе и вестибулярная дерецепция, тормозят активность сенсорных образований отолитового аппарата преддверия или вызывают дегенеративные изменения волосковых клеток, что определяет клиническую эффективность ВН относительно дистонических процессах (ДП) при экстрапирамидной патологии (ЭПП).

Почему необходимо снижать активность отолитового аппарата?

Р. Магнус, занимаясь односторонней лабиринтэктомией у кроликов, получил у них устойчивый поворот и наклон головы в сторону удаленного лабиринта, которые исчезали у них в положении антиортостаза. Р. Магнус считал, что в основе такого заболевания как спастическая кривошея односторонняя патология лабиринта может иметь этиологическое значение.

Многолетний опыт оториноларингологии и нейрохирургии доказал ошибочность этих представлений. Тем не менее, начиная с конца 70-ых годов прошлого столетия мы стали проводить больным с различными дистониями пробу, которую мы назвали отолитовой антиортостатической пробой (ОАОП). Смысл ее заключался в том, что пациента на инверсионном столе переводили из положения ортостаза через клиностаз в положение антиортостаза, в котором симптоматика дистонии подвергалась редукции. Полученные клинические результаты были подтверждены миотонометрическими и электронейромиографическими исследованиями, которые демонстрировали восстановление нарушенных при патологии реципрокных взаимоотношений между мышцами, участвующими в ДП.

Полученные результаты ОАОП можно объяснить анатомическими особенностями строения отолитового аппарата преддверия: отолитовый орган эллиптического мешочка наклонен под углом 30⁰ кзади, макула сферического мешочка расположена строго вертикально. Этот факт определяет ситуацию, при которой отолитовые мембраны (ОМ) «соскальзывают» вниз под действием силы тяжести, что приводит к постоянному натяжению волосков сенсорных клеток. Именно этим определяется постоянная тоническая активность вестибулярного нерва и всего вестибулярного анализатора. В антиортостазе этот процесс «соскальзывания» ОМ, если не прекращается совсем, то в значительной степени ослабевает. Сказанное объясняет механизм ВН при ДП ЭПП.

-

 

 

Тканевой энергообмен двух видов лягушек с разной резистентностью к низким температурам

Городилова С. Н.1, Елсукова Е.И.2
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Красноярский государственный педагогический университет им. В.П. Астафьева", Красноярск, Россия, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Красноярский государственный педагогический университет им. В. П. Aстафьева», Красноярск, Российская Федерация

e-mail: svetochka_gorodilova@mail.ru

Физиологические механизмы видовых адаптации у амфибий изучены недостаточно. Особый интерес представляют виды с обширным ареалом, включающим регионы с неблагоприятными для этого класса позвоночных животных климатическими условиями. Ареал остромордой лягушки (Rana arvalis Nilsson, 1842) простирается от полупустынь Северного Казахстана до Заполярья. Из евразийских бурых лягушек R. arvalis наиболее резистентна к низким температурам. Поскольку любая адаптация сопровождается интенсификацией энергетического обмена, для оценки адаптационного потенциала организма информативными являются показатели, отражающие состояние энергетического обмена. Цель работы состояла в сравнительном анализе тканевого энергообмена у остромордой лягушки и у теплолюбивой озерной лягушки (Pelophylax ridibunda Pallas, 1771). Особи обоих видов отловлены в июне 2018 г. в старице реки Берешь (Назаровская лесостепь) и в течение 4 сут. содержались в холодильной камере при  +12 ºС, что соответствует нижней границе естественного диапазона июньских температур региона. Тканевой энергообмен оценивали по скорости потребления О2 суспензиями измельченных тканей головного мозга, печени, мышц бедра. Межвидовые различия этого показателя для тканей печени и мышц не выявлены, скорость потребления О2 тканью головного мозга у остромордой лягушки была выше по сравнению с озерной на 39% (p<0,05). При кратковременном в течение 15 мин охлаждении животных в камере с 0 ºС энергообмен мозга снижался, при этом межвидовые различия скорости потребления О2 сохранялись. Более высокий уровень энергообмена в тканях головного мозга R. arvalis может способствовать поддержанию высокой сенсорной чувствительности, реактивности, эффективному управлению локомоциями в условиях временных похолоданий весной, в начале и в конце лета.

нет


Tissue energy metabolism of two frog species with different cold resistance

Gorodilova S. N.1, Elsukova E. I.1
Federal state budgetary educational institution of higher education " Krasnoyarsk state pedagogical University named after V. p. Astafiev", Krasnoyarsk, Russia, Federal state budgetary educational institution of higher education " Krasnoyarsk state pedagogical University named after V. p. Astafiev", The City Of Krasnoyarsk, Russian Federation

e-mail: svetochka_gorodilova@mail.ru

The physiological mechanisms of species adaptation in amphibians are poorly understood.. Species with a wide range, including regions unfavorable for this class of animals, are especially interesting. A Moor frog (Rana arvalis Nilsson, 1842) is distributed from the semi-deserts of Northern Kazakhstan to the Arctic. R. arvalis is the most resistant to low temperatures among the Eurasian brown frogs. Since any adaptation is accompanied by intensification of energy metabolism, these indicators are informative for assessing adaptation potential. The purpose of the study was to compare the tissue energy metabolism in the moor frog and marsh frog (Pelophylax ridibunda Pallas, 1771). Both species were captured in June 2018 in Berezh River (Nazarovskaya forest-steppe) and kept at +12 °C, which corresponds to the natural range of summer temperatures in this region. Tissue energy metabolism was assessed by the O2 consumption rate (OCR) by suspensions of finely cut brain, liver, and muscle tissues. Interspecific differences of OCR were not detected for liver and muscle tissues. The brain OCR in moor frog was higher in comparison with the marsh frog by 39% (p<0.05). Brain OCR of both frog species was decreased but interspecific differences of this parameter retained immediately after 15 min cooling of animals in a chamber with 0 °C. A higher brain energy metabolism of R. arvalis are proposed to contribute to maintaining high sensory sensitivity, reactivity, and effective locomotion management in the conditions of temporary cold spells in spring, early and late summer.

 

 

ВЛИЯНИЕ 12-СУТОЧНОГО КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЁТА НА КОСТИ СКЕЛЕТА И ПОВЕДЕНИЕ МОНГОЛЬСКИХ ПЕСЧАНОК

Гулимова В. И.1, Кривоносов Ю.С.2, Бузмаков А.В.2, Золотов Д.А.2, Букреева И.Н.3, Солдатов П.Э.4, Асадчиков В.Е.2, Савельев С.В.1
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Научно-исследовательский институт морфологии человека (ФГБНУ НИИМЧ), Москва, Россия, ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, Москва, Россия, 1 - Институт нанотехнологий, НСИ; 2 - Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, 1 - Рим, 2 - Москва., 1 - Италия, 2 - Россия., ФГБУН Государственный научный центр Российской Федерации-Институт медико-биологических проблем РАН, Москва, Россия

e-mail: gulimova@yandex.ru

Изучено влияние невесомости на плечевые кости и поведение взрослых самцов монгольских песчанок (Meriones unguiculatus) после 12-суточного орбитального эксперимента на спутнике «Фотон-М3». Плечевые кости полётных песчанок были исследованы в сравнении с контрольными образцами методом рентгеновской микротомографии на томографе, разработанном в ФНИЦ “Кристаллография и фотоника” РАН. Обнаружено послеполётное уменьшение объёма плечевой кости в среднем на 9,1% и линейного коэффициента поглощения на 4.6%. Максимальные изменения объёма выявлены в корковой части проксимального эпифиза и диафиза, а коэффициента поглощения - в эпифизах. Для корковой части плечевой кости выявлен градиент потери объёма от максимума в проксимальном эпифизе до минимума в дистальном эпифизе.

В поведении песчанок при наступлении невесомости преобладало хаотическое флотирование. Однако уже с 1-го дня полёта животные могли фиксироваться на решётках клетки, группируясь возле кормушек и передвигаться по клетке в невесомости, цепляясь за решетку всеми четырьмя или только двумя передними лапами. Выявлены как медленные перемещения, так и бег по извилистой траектории или по кругу с участием одной или нескольких песчанок. Аналогичные координированные перемещения в невесомости (circling) были ранее описаны другими авторами у мышей на МКС. Со 2-го для полёта песчанки могли совершать прицельные прыжки, позволявшие им срезать углы при беге и кормиться, флотируя на пищевом брикете. Активность животных снижалась за время полета до 50-60% от исходной. Также показано регулярное снижение активности в середине 12-часовых периодов дневного освещения клетки. У флотирующих песчанок обнаружена способность спать в характерной расслабленной позе, подобной нейтральной позе человека в невесомости.

Таким образом, монгольские песчанки достаточно быстро и успешно адаптируются к невесомости, демонстрируя незначительную деминерализацию плечевой кости после 12-суточного космического полёта.

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке двухстороннего российско-итальянского проекта РФФИ (18-52-7819) - CNR (CUP B86C17000460002) в части проведения томографических измерений и проекта РФФИ 18-29-26028 в части обработки изображений.

Видеозахват, демонстрирующий бег по кругу (circling) в невесомости (монгольская песчанка на переднем плане). На заднем плане видны флотирующий пищевой брикет и неподвижная группа песчанок, цепляющихся за решётку в левом углу клетки. Масшабная черта – 2 см.

Circular running (cirсling) of Mongolian gerbil in weightlessness (foreground). A floating food briquet and the group of gerbils clustered together in the left corner of the cage, holding onto the bars of the cage, are visible in the background. Scale bar – 2 cm.


INFLUENCE OF A 12-DAY SPACE FLIGHT ON THE SKELETON BONES AND BEHAVIOR OF MONGOLIAN GERBILS.

Gulimova V. I.1, Krivonosov Yu.S.2, Buzmakov A.V.2, Zolotov D.A.2, Bukreeva I.N.3, Soldatov P.E.4, Asadchikov V.E.2, Saveliev S.V.1
Federal State Scientific Institution Research Institute of Human Morphology, Moscow, Russia, Shubnikov Institute of Crystallography FSRC “Crystallography and Photonics” RAS, Moscow, Russia, 1 - Institute of Nanotechnology- CNR; 2 - P.N. Lebedev Physical Institute, RAS., 1 - Rome, 2 - Moscow., 1 - Italy, 2 - Russia., SSC RF Institute of Biomedical Problems RAS, Moscow, Russia

e-mail: gulimova@yandex.ru

The effect of weightlessness on the humerus and the behavior of adult male Mongolian gerbils (Meriones unguiculatus) was studied after a 12-day orbital experiment onboard Foton-M3 satellite. The humerus bones of flight gerbils were investigated in comparison with control samples by X-ray microtomography on a tomograph developed at the Federal Research Center for Crystallography and Photonics of the Russian Academy of Sciences. An after-flight decrease in the volume of the humerus by an average of 9.1% and a linear absorption coefficient of 4.6% was found. Maximum changes in volume value were detected in the cortical part of the proximal epiphyses and diaphyses, and maximum decrease of the X-ray absorption was noted in the epiphyses. For the cortical part of the humerus, the gradient of volume value loss was revealed from the maximum in the proximal epiphysis to the minimum in the distal epiphysis.

In gerbils’ behavior during the onset of weightlessness the chaotic flotations prevailed. However, from the 1st day of the flight, animals could fix themselves to the bars of the cage grid, grouping near feeders and move around the cage in weightlessness, clinging to the grid with all four or only two front paws. Both slow movements and running along a winding trajectory or in a circle involving one or more gerbils were revealed. Similar coordinated movements in weightlessness (circling) were previously described by other authors for mice on the ISS. From the 2nd day of the flight, gerbils could make targeted jumps, allowing them to cut off the corners while running and feed, floating on a food briquet. The activity of animals decreased during the flight up to 50-60% of the initial. Also, there was a tendency to regular decrease in activity in the middle of 12-hour periods of daylight cage lighting. In floating gerbils, it was discovered the ability to sleep in a characteristic relaxed posture similar to human neutral body posture in weightlessness.

Thus, Mongolian gerbils quickly and successfully adapt to weightlessness, showing slight demineralization of the humerus after a 12-day space flight.

Work partially financial supported by the bilateral project CNR/RFBR (2018- 2020) - accordo CNR-RFBR delle Relazioni Internazionali (CUP B86C17000460002 & Russian number RFBR 18-52-7819) in tomography measurements and the national project RFBR 18-29-26028 in tomography images processing.

 

 

Кортикоид-зависимые механизмы дистантного повреждения гиппокампа: онтогенетические аспекты

Гуляева Н. В.1,2, |3
ФГБУН Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Москва, Россия, Государственное бюджетное учреждение здравоохранения Научно-практический психоневрологический центр имени З.П. Соловьева Департамента здравоохранения города Москвы, Москва, Россия, |, ,

e-mail: nata_gul@mail.ru

Фокальные поражения мозга (в первую очередь инсульт и черепномозговая травма) с большой вероятностью индуцируют развитие впоследствии когнитивных и депрессивных расстройств, часто коморбидных. Ассоциация этих осложнений с изменениями гиппокампа (несмотря на отсутствие первичного повреждения этой структуры), а также отсутствие четкой зависимости между вероятностью развития депрессии и деменции и тяжестью и локализацией первичного поражения послужили основой для новой гипотезы о дистантном повреждении гиппокампа, как ключевом звене патогенеза когнитивных и психических расстройств. В соответствии с этой гипотезой избыток кортикостероидов, секретированных после фокального поражения мозга, особенно у пациентов с аномальным стрессорным ответом в связи с дисфункцией гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси (ГГНО), взаимодействует с кортикостероидными рецепторами гиппокампа, индуцируя сигнальные пути, стимулирующие нейровоспаление и последующие события, включая нарушения нейрогенеза и нейродегенерацию. Молекулярные и клеточные механизмы развития рассматриваемых расстройств в первую очередь ассоциированы с регуляторной ролью ГГНО и множественными функциями кортикостероидных рецепторов гиппокампа. Функциональные и структурные повреждения гиппокампа, региона мозга, селективно уязвимого при действии внешних факторов и отвечающего на них повышением секреции цитокинов, составляют основу для нарушения когнитивных функций и развития психопатологии. Эта концепция подтверждается собственными экспериментальными данными, результатами других групп, а также результатами проспективных клинических исследований постинсультных осложнений. Впервые будут рассмотрены возрастные аспекты дистантного повреждения гиппокампа, в т.ч. влияние стрессогенных воздействий в раннем возрасте на ГГНО и функционирование гиппокампа у взрослых.

Работа поддержана грантом РНФ №20-65-47029

 

 

МЕМАНТИН И АНТАГОНИСТ РЕЦЕПТОРА ИНТЕРЛЕЙКИНА-1 РАЗДЕЛЬНО, НО НЕ В КОМБИНАЦИИ ОСЛАБЛЯЮТ ПСИХОНЕВРОЛОГИЧЕСКИЕ НАРУШЕНИЯ У КРЫС В ЛИТИЙ-ПИЛОКАРПИНОВОЙ МОДЕЛИ ВИСОЧНОЙ ЭПИЛЕПСИИ

Дёмина А. В.1, Зубарева О.Е.2, Смоленский И.В.2, Карепанов А.А.2, Ищенко А.М.3, Зайцев А.В.2
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, Государственный научно‑исследовательский институт особо чистых биопрепаратов ФМБА, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: adyomina513@gmail.com

(прошу прощения, нечаянно отправила не окончательную редакцию тезисов)

Дёмина А.В.1, Зубарева О.Е.1, Смоленский И.В.1, Карепанов А.А.1, Ищенко А.М.2, Зайцев А.В.1

1Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия; 2Государственный научноисследовательский институт особо чистых биопрепаратов ФМБА, Санкт-Петербург, Россия; e-mail: alexandra.diomina@iephb.ru

Эпилепсия в трети случаев фармакорезистентна, при этом коморбидные психические нарушения дополнительно осложняют подбор терапии, поэтому предотвращение эпилептогенеза у людей с риском развития эпилепсия является перспективным терапевтическим подходом.

При эпилептогенезе среди прочих нарушений наблюдается гиперактивация NMDA-рецепторов и гиперпродукция интерлейкина-1β. Целью работы являлась оценка эффектов действия блокатора NMDA-рецепторов мемантина и антагониста рецептора интерлейкина-1 (IL-1ra, Гос. НИИ ОЧБ) при раздельном и совместном курсовом введении в период эпилептогенеза на формирование неврологических и поведенческих нарушений у крыс в литий-пилокарпиновой модели эпилепсии.

Судороги индуцировали у 7-недельных самцов крыс Вистар, которых затем делили на 4 группы и вводили в/б в течение 10 дней: 1) IL-1ra (100 мг/кг × 5 дней, затем 50 мг/кг × 5 дней), 2) мемантин (5 мг/кг), 3) IL-1ra + мемантин, 4) физ. р-р. Контрольные крысы получали LiCl и физ. р-р в те же сроки.

В результате было выявлено, что применение IL-1ra или мемантина, но не их комбинации, привело к снижению частоты и длительности спонтанных судорог у модельных животных. В поведенческих тестах у крыс без лечения наблюдали увеличение локомоторной активности, снижение социальной активности и нарушение памяти, а ангедония в тесте предпочтения сахарозы не была выявлена. Применение комбинированной терапии привело к снижению времени локомоции, частично улучшило показатели памяти, однако вызвало ангедонию. Введение только IL-1ra усилило социальную активность крыс, но не повлияв на остальные нарушения. Введение только мемантина улучшило показатели памяти, не повлияв на остальные анализируемые параметры, и привело к появлению ангедонии.

Таким образом, раздельное применение мемантина или IL-1ra на стадии эпилептогенеза оказало более выраженный терапевтический эффект, чем их комбинация.

Работа поддержана грантом РНФ 16-15-10202.

 

 

Сердечный ритм гигантской африканской улитки Achatina fulica разного возраста при кормлении

Демьянович Ю.К.1, Сафонова Т.А.1, Титаренко Е.Е.1
Санкт-Петербургский Государственный Университет, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: Yuri.Demjanovich@gmail.com

Целью данной работы является оценка частоты сердечных сокращений и ее изменения при выполнении некоторых функций, например, при кормлении. В качестве рабочей гипотезы было высказано предположение, что вариабельность сердечного ритма может иметь специфические возрастные особенности (эмбрионы, молодые улитки, взрослые половозрелые особи). Для решения этих задач сравнивалась частота сердечных сокращений у животных во время развития от зародыша в яйце, после вылупления, и у взрослых животных разной массы. А также изменения частоты сердечных сокращений в зависимости от возраста и размера животных при кормлении. Данные, полученные с помощью современных неинвазивных методов регистрации, анализировались и оценивались с применением современных адекватных математических методов оценки результатов. Использованы вейвлетные разложения  обобщенных пространств Хаара (см.[1,2]).

1.Yu.K.Demyanovich, E.S.Kovtunenko, T.A.SafonovaExistence and Uniqueness of Spaces of Splines of Maximal Pseudosmoothness//J. of Math. Sci.  Vol.224,No.5, August 7, 2017, pp.647-660.

2.Yu.K.Dem’yanovich, T.A.Safonova, M.A.Terehov. Wavelet Decomposition for Generalized Haar Spaces/2nd International Conference on Applied Mathematics and Computer Science, Marathon Beach, Athens, Greece, June, 2-4, 2020. https://youtu.be/LzT0Zeeu71w

 

No


The heart rhythm of the giant African snail Achatina fulica of different ages when feeding

Dem'yanovich Yu.K.1, Safonova T.A.1, Titarenko E.E.1
St Petersburg University, St.Petersburg, Russia

e-mail: Yuri.Demjanovich@gmail.com

The aim of this work is to evaluate the heart rate and its changes during the performance of certain functions, for example, during feeding. As a working hypothesis, it has been suggested that heart rate variability may have  age-specific features (embryos, young snails, adult and mature individuals). To solve these problems, the heart rate was compared in animals during development from the embryo in the egg, after hatching, and in adult animals of different weights. As well as changes in heart rate depending on the age and size of the animals during feeding. The data obtained using modern non-invasive registration methods were analyzed and evaluated using modern adequate mathematical methods for estimation of the results. We used the wavelet decompositions of the generalized Haar spaces (see [1,2]).

1.Yu.K.Dem’yanovich, E.S.Kovtunenko, T.A.Safonova.  Existence and Uniqueness of Spaces of Splines of Maximal Pseudosmoothness//J. of Math. Sci.  Vol.224,No.5, August 7, 2017, pp.647-660.

2.Yu.K.Dem’yanovich, T.A.Safonova, M.A.Terehov. Wavelet Decomposition for Generalized Haar Spaces/2nd International Conference on Applied Mathematics and Computer Science, Marathon Beach, Athens, Greece, June, 2-4, 2020. https://youtu.be/LzT0Zeeu71w

 

 

 

Низкомолекулярные антагонисты рецептора тиреотропного гормона и их влияние на синтез тиреоидных гормонов in vitro и in vivo

Деркач К. В.1, Сорокоумов В.Н.2, Бахтюков А.А.1, Захарова И.О.1, Баюнова Л.В.1, Зорина И.И.1, Шпаков А.О.1
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, Институт химии, Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Российская Федерация

e-mail: derkatch_k@list.ru

В настоящее время отсутствуют эффективные препараты для ингибирования рецепторов тиреотропного гормона (ТТГ) при болезни Грейвса и ТТГ-зависимых опухолях. Для снижения уровня ТТГ применяют тиреоидные гормоны, которые по механизму отрицательной обратной связи снижают продукцию ТТГ, но они вызывают нарушения функций сердечно-сосудистой, эндокринной и костной систем.  Перспективным подходом для ингибирования рецепторов ТТГ является разработка низкомолекулярных антагонистов аллостерического сайта, локализованного в их трансмембранном канале, наиболее перспективными среди которых являются тиено-[2,3-d]пиримидины. Нами были синтезированы соединение TP48 (5-амино-N-(трет-бутил)-4-(4-иодфенил)-2-(метилтио)тиено[2,3-d]пиримидин-6-карбоксамид) и его аналог TP52, и изучено их влияние на ТТГ-зависимый синтез тиреоидных гормонов в условиях in vitro и in vivo. С использованием культуры тироцитов FRTL-5 показано, что TP48 и TP52 подавляют стимулированную ТТГ экспрессию гена Nis, кодирующего Na+/I--котранспортер, и Dio2, кодирующего D2-дейодиназу. При этом также отмечали снижение выработки тиреоидных гормонов и ослабление Ser133-фосфорилирования фактора CREB, вовлеченного в синтез тироксина. TP52 было более активным, чем TP48. Обработка самцов крыс Wistar тиролиберином повышала уровни всех форм тиреоидных гормонов, усиливала экспрессию генов Tg, TPO и Dio2, кодирующих тиреоглобулин, тиреопероксидазу и D2-дейодиназу, снижала экспрессию Tshr, кодирующего рецептор ТТГ, в щитовидной железе крыс. Предобработка с помощью TP48 и TP52 снижала стимуляцию продукции тироксина и экспрессии генов Tg и Dio2. TP48 и TP52 слабо влияли на базальные уровни тиреоидных гормонов и экспрессию генов, кодирующих тиреоидогенные белки, в щитовидной железе, что указывает на присущую им активность нейтральных антагонистов. Таким образом, разработаны новые тиено-[2,3-d]пиримидины с активностью нейтральных антагонистов рецептора ТТГ, которые могут быть использованы для коррекции тиреоидной функции при гипертиреозе.

800x600

Работа поддержана Российским научным фондом (проект № 19-75-20122).


Low-molecular-weight antagonists of the thyroid stimulating hormone receptor and their effect on the synthesis of thyroid hormones in the in vitro and in vivo

Derkach K. V.1, Derkach K.V.|2, Sorokoumov V.N.3, Bakhtyukov A.A.1, Zakharova I.O.1, Bayunova L.V.1, Zorina I.I.1Shpakov A.O.1,
Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia, |, , , Institute of Chemistry, St. Petersburg State University, St. Petersburg, Russia

e-mail: derkatch_k@list.ru

There are currently no effective drugs for inhibiting thyroid stimulating hormone (TSH) receptors in Graves disease and TSH-dependent tumors. To reduce the level of TSH, thyroid hormones are used, which, according to the negative feedback mechanism, reduce the production of TSH, but they cause dysfunctions of the cardiovascular, endocrine and bone systems. A promising approach for inhibiting TSH receptors is the development of low-molecular-weight antagonists of an allosteric site localized in their transmembrane channel, the most promising of which are thieno[2,3-d]pyrimidines. We synthesized compound TP48 (5-amino-N-(tert-butyl)-4-(4-iodophenyl)-2-(methylthio)thieno[2,3-d]pyrimidine-6-carboxamide) and its analog TP52, and studied their effect on TSH-dependent synthesis of thyroid hormones in the in vitro and in vivo. Using FRTL-5 thyrocyte culture, it was shown that TP48 and TP52 suppress TSH-stimulated expression of the Nis gene encoding the Na+/I--cotransporter and the Dio2 encoding D2-deiodinase. At the same time, a decrease in the production of thyroid hormones and a weakening of Ser133 phosphorylation of the factor CREB involved in the synthesis of thyroxine were also found. The TP52 was more active than TP48. Treatment of male Wistar rats with thyroliberin increased the levels of all forms of thyroid hormones, enhanced the expression of Tg, TPO and Dio2 genes encoding thyroglobulin, thyroperoxidase and D2-deiodinase, and reduced the expression of the Tshr encoding TSH receptor in the thyroid gland of rats. Pretreatment with TP48 and TP52 reduced the stimulation of thyroxin production and the expression of the Tg and Dio2 genes. The TP48 and TP52 had a little effect on the basal levels of thyroid hormones and the expression of genes encoding thyroidogenic proteins in the thyroid gland, indicating the intrinsic activity of neutral antagonists. Thus, new thieno[2,3-d]pyrimidines with the activity of neutral antagonists of TSH receptor have been developed, which can be used to restoration of thyroid function in hyperthyroidism.

This work was supported by the Russian Science Foundation (project No. 19-75-20122).

 

 

Синергичный стимулирующий эффект интраназально вводимых С-пептида и инсулина на стероидогенез и тиреоидогенез у самцов крыс со стрептозотоциновым диабетом

Деркач К. В.1, Басова Н.Е.1, Бондарева В.М.1, Шпаков А.О.1
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: derkatch_k@list.ru

У самцов крыс с диабетом 1 типа (СД1) развивается острый дефицит инсулина и С-пептида, продуцируемых панкреатическими β-клетками из молекулы проинсулина в эквимолярных количествах. Согласно современным представлениям, С-пептид функционирует как модулятор и положительный регулятор инсулинового сигналинга, а также функционирует, как сигнальная молекула, специфично взаимодействуя с рецепторами к С-пептиду и активируя 3-фосфоинозитидные, цГМФ-зависимые и кальциевые пути, каскад митогенактивируемых протеинкиназ. Ранее в наших исследованиях впервые было показано, что интраназальное введение С-пептида крысам с СД1 компенсирует его недостаток в мозге, результатом чего является улучшение метаболических и гормональных показателей при СД1. Мы предположили, что С-пептид может улучшать функции инсулиновой системы мозга, которая играет важную роль в контроле функций эндокринной системы, усиливая секреторную активность гипоталамических нейронов, экспрессирующих тиролиберин и гонадолиберин, и выдвинули гипотезу, что восстановление с помощью С-пептида инсулинового сигналинга в гипоталамусе улучшит функционирование тиреоидной и гонадной систем. Целью работы было исследовать влияние интраназального введения самцам крыс со стрептозотоциновым СД1 смеси С-пептида (36 мкг/крысу/сутки) и инсулина (20 мкг/крысу/сутки) на уровни тестостерона (Т) и тиреоидных гормонов, сниженные при СД1. Лечение проводили на протяжении 9 дней. Совместное введение инсулина и С-пептида восстанавливало уровни Т и трийодтиронина, нормализовало уровень тиреотропного гормона, повышенный при СД1, и повышало уровень лютеинизирующего гормона, сниженный при СД1. Таким образом, нами впервые показано, что при совместном интраназальном введении инсулина и С-пептида у самцов крыс со стрептозотоциновым СД1 восстанавливаются гормональные показатели тиреоидной и гонадной систем, что обусловлено улучшением инсулинового сигналинга в мозге в условиях системного дефицита инсулина и С-пептида.

Работа поддержана грантом РФФИ (№ 18-015-00144) и госзадания (№ АААА-А18-118012290427-7).


Synergistic stimulating effect of intranasally administered C-peptide and insulin on steroidogenesis and thyroidogenesis in male rats with streptozotocin diabetes

Derkach K. V.1, |2,
Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia, |, ,

e-mail: derkatch_k@list.ru

 

 

ФЕНОМЕН НЕДОСТАТОЧНОСТИ БАРЬЕРНОЙ ФУНКЦИИ ИНТАКТНОГО ТРИКУСПИДАЛЬНОГО КЛАПАНА У ЭЛИТНЫХ СПОРТСМЕНОВ

Дерновой Б. Ф.1, Прошева В. И.2
ФКУЗ «Медико-санитарная часть МВД Российской Федерации по Республике Коми, Сыктывкар, Россия, Институт физиологии Коми научного центра уральского отделения РАН, Сыктывкар, Россия

e-mail: dernowoy@yandex.ru

Актуальность. Гемодинамические нагрузки на сердце увеличивают риск летальных событий. Фрамингемское исследование сердца показало, что трикуспидальная регургитации (ТР) встречается у 82% мужчин. Замечено, что у атлетов ТР встречается чаще, при этом она более выражена. Исследование феномена ТР является важным аспектом для изучения адаптивных изменений в сердечно-сосудистой системе у человека. Цель работы – изучить феномен трикуспидальной регургитации у человека со спортивным сердцем. Материалы и методы. Исследовали 17 мужчин лыжников в период подготовки к соревнованиям. Испытуемые имели многолетний стаж занятий лыжными гонками и высокий уровень спортивной квалификации. Эхокардиографическое исследования проводили с соблюдением этических медико-биологических норм общепринятым методом с помощью ультразвукового сканера MyLab Class C ESAOTE. Результаты исследования. У испытуемых, морфофункциональные параметры характеризовались эксцентрической гипертрофией левого желудочка, высоким значением минутного объема кровообращения, наклонностью к брадикардии. Увеличения правого сердца не выявлено. У всех исследованных регистрировалась регургитация на трикуспидальном клапане от 1 до 1,5 степени, со средним градиентом давления регургитации 19,6 мм. рт. ст. При этом гипертензии на легочной артерии не обнаружено. Предполагается, что при тренировке, повышенный реверсивный кровоток на интактном трикуспидальном клапане, увеличивающий волемическую нагрузку в правом предсердии, может затрагивать секреторную функцию кардиомиоцитов, рецепторный аппарат устья полых вен и механически раздражать пейсмейкерное кольцо атриовентрикулярного соединения правого сердца. Заключение: Сердечно-сосудистая система у элитных спортсменов-лыжников характеризуется приспособительными структурно-функциональными изменениями. У человека при повышении кардиогемодинамики регургитация на интактном трикуспидальном клапане может затрагивать механизмы ауторегуляции и вызывать нарушение ритма сердца.

Грант РФФИ №11-04-01933а

 

 

Механизмы патогенеза миопатии при сердечно-сосудистых заболеваниях

Дмитриева Р.И.1, Игнатьева Е.В.1, Иванова О.А.1, Комарова М.Ю.1, Хромова Н.В.1, Костарева А.А.1
ФГБУ «НМИЦ им. В. А. Алмазова» Минздрава России, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: renata.i.dmitrieva@gmail.com

ВВЕДЕНИЕ: Спектр сердечно-сосудистых заболеваний,  которые могут сопровождаться развитием  дегенерации скелетной мускулатуры широк и включает в себя как заболевания, обусловленные  генетическими нарушениями, например мышечные дистрофии и кардиомиопатии, вызванные мутациями в гене ламина LMNA/C, так и хронические заболевания, связанные с системными метаболическими нарушениями, в том числе сердечную недостаточность. Актуальность изучения механизмов развития миопатий ассоциированных с сердечно-сосудистыми заболеваниями определяется неблагоприятным прогнозом для пациента,  тяжелым течением заболевания и большими финансовыми затратами, поэтому выявление молекулярных мишеней для разработки и создания новых прогностических маркеров и терапевтических/профилактических стратегий и технологий, стимулирующих естественные регенеративные процессы мышечной ткани при патологиях, связанных с дегенерацией мышечной ткани является важной задачей современной трансляционной медицины.

МЕТОДЫ: с использованием биопсии мышечной ткани  от здоровых доноров и пациентов с сердечной недостаточностью до и после прохождения персонализированного курса физической реабилитации, выполнен анализ изменений  транскриптома мышечной ткани в ответ на программу. С использованием взрослых стволовых клеток мышечной ткани здоровых доноров и пациентов получены  in vitro модели исследования механизмов дегенерации мышечной ткани: выполнен анализ параметров миогенной дифференцировки, исследованы сигнальные пути, отвечающие за метаболизм мышечной ткани и ее регенерацию. Механизмы мышечной дегенерации, обусловленной мутациями ламина исследовали с использованием миобластов С2С12 экспрессирующих  LMNA с мутациями G232E и R482L.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ: Исследованы сигнальные пути, отвечающие за рост,  развитие и метаболизм мышечной ткани с использованием различных экспериментальных моделей; выявлены сходства и различия в механизмах развития миопатий обусловленных генетическими и системными метаболическими нарушениями.

Грант РНФ 16-15-10178

 

 

Анализ изменений электрокардиограммы и структурно-функциональных характеристик кардиомиоцитов сердца крысы на ранних стадиях стрептозотоцинового диабета

Добрецов М. Г.1, Кубасов И.В.1, Сухов И.Б.1, Чистякова О.В.1, Новикова Е.В.1, Филиппов Ю.А.1, Степанов А.В.1, Панов А.А.1
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: dobretsovmaxim@gmail.com

Диабетическая кардиомиопатия (ДКМ) является частым осложнением сахарного диабета (СД) и основной причиной смертности среди пациентов с СД. Тем не менее, патогенез ДКМ, остается малоизучен. В частности, дезорганизация Т-системы (системы поперечных инвагинаций плазматической мембраны внутрь клетки, t-трубочек, и их продольных соединений) кардиомиоцитов рассматривается, как ранний маркер сердечных патологий разных этиологий, и как потенциально важная ступень в развитии ДКМ. Основной задачей данной работы была проверка этого предположения в исследовании в крысиных моделях (самцы линии Вистар) вызванных стрептозотоцином  краткосрочных преддиабета и диабета.  Были исследованы сердца 6 контрольных крыс и 16 крыс после инъекции панкреатического токсина стрептозотоцина (СТЗ, 25-35 мг/кг). Через две недели после начала эксперимента концентрация глюкозы в крови контрольных крыс составляла в среднем 6.4 ± 0.09 мМ. Из СТЗ-инъецированных крыс половина развили острую гипергликемию (средняя глюкоза  28 ± 2 мМ; СТЗ-диабетические или СТЗ-Д крысы). Остальные 8 СТЗ-животных развили умеренную гипергликемию. Хотя средние значения глюкозы в крови этих крыс (8.4 ± 0.8 mM) достоверно не отличались от таковых в контроле, уровни глюкозы каждое индивидуальное измерение превышало верхний предел контрольных значений глюкозы, определенный как среднее значение 6.4 mM  + 2 стандартных отклонения (6.9 mM). На основании этого, эти крысы были рассмотрены, как отдельная группа СТЗ-преддиабетических крыс (СТЗ-ПД). Кардиографический анализ не выявил достоверных изменений в работе сердец контрольных и СТЗ-инъецированных крыс. На изолированных сердцах этих же крыс в условиях ретроградной перфузии по методу Лангендорфа был выполнен анализ внеклеточно регистрируемых потенциалов действия (ПД) миоцитов левых желудочков с использованием микроэлектродов с диаметром кончика 5 мкм. Как уже было показано нами ранее, внеклеточные ПД контрольных крыс имели 2 типа ответов. ПД 1-го типа (ПД1) представляли собой низковариабельные быстрые однопиковые ответы, тогда как ПД 2-го типа (ПД2)  представляли собой двухпиковые ответ с высокой амплитудно-временной вариабельностью 2 пика. Такая форма внеклеточных  ПД связана с количеством t-трубочек под кончиком внеклеточного микроэлектрода в области отведения. В STZ-группах  по сравнению с контролем наблюдалось существенное снижение второго пика у ПД2 и рост фазы следовой гиперполяризации которая блокировалась апамином, блокатором Ca2+-активируемых кальциевых каналов. Достоверных различий между СТЗ-ПД  и СТЗ-Д  выявлено не было. На основании этих данных можно предположить, что уже на ранних преддиабетических стадиях наблюдаются изменения в электрогенезе наружной плазматической мембраны, возможно связанных как с усилением экспрессии Ca2+-активируемых кальциевых каналов, так и с уменьшением числа входов t-трубочек. При этом выявленные изменения на ранних стадиях не определяются in vivo традиционными  кардиографическими методами.

Поддержано грантом РФФИ №19-015-00139.


Analysis of changes in the electrocardiogram and structural and functional characteristics of cardiomyocytes in the early stages of streptozotocin diabetes

Dobretsov M. G.1, Kubasov I.V.1, Sukhov I.B.1, Chistyakova O.V.1, Novikova E.V.1, Filippov Yu.A.1, Stepanov A.V.1, Panov A.A.1
Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia

e-mail: dobretsovmaxim@gmail.com

 

 

Измененные в результате пренатальной гипоксии когнитивные функции и восприятие запахов у крыс могут восстанавливаться под действием ингибитора гистондеацетилаз вальпроата натрия

Дубровская Н. М.1,2, Наливаева Н.Н.1, Васильев Д.С.1, Козлова Д.И.1, Туманова Н.Л.1, Алексеева О.С.1, Журавин И.А.1
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет Минздрава РФ, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: ndub@mail.ru

Накопленные к настоящему времени данные свидетельствуют о том, что нарушения обонятельной системы и ее связей с другими частями мозга являются признаком как нормального старения, так и ранних признаков развития многих нейродегенеративных заболеваний. Большое количество исследований свидетельствует о важной роли обонятельной системы в развитии деменции и в патогенезе БА. В частности, был разработан ряд моделей с использованием бульбэктомизированных грызунов, в которых происходит ускоренный амилоидогенез и развитие нейродегенерации. В наших исследованиях было показано, что нарушение эмбрионального развития у крыс в результате пренатальной гипоксии приводит к изменениям в нормальном метаболизме амилоидного пептида и его белка-предшественника, к изменениям морфологических и функциональных свойств нервной ткани теменной коры и гиппокампа, а также нарушениям когнитивных функций и обоняния. Поэтому внутриутробная гипоксия у крыс может рассматриваться как зоотропная модель ранних стадий нейродегенеративных заболеваний человека. Изучая способы восстановления нарушенных функций мозга, мы проверили действие ингибитора гистондеацетилазы вальпроата натрия, который, как известно, регулирует экспрессию нейрональных генов, связанных с нейродегенеративными нарушениями, в частности, нейропептидазы - неприлизина (основного амилоид-деградирующего фермента). Было обнаружено, что серия внутрибрюшинных инъекций вальпроата натрия приводит к восстановлению когнитивных функций в радиальном лабиринте и тесте на распознавание нового объекта, а также восстанавливает обоняние при тестировании предпочтения запаха и способности к поиску пищи. Таким образом, мы можем заключить, что поведенческие расстройства, наблюдаемые после пренатальной гипоксии, могут быть скомпенсированы посредством эпигенетической регуляции экспрессии генов, в частности, неприлизина. 

Поддержано грантом РФФИ 19-015-00232 и государственным заданием AAAA-A18-118012290373-7

 

 

Вальпроатные модели аутизма и коррекция поведения экспериментальных животных при помощи ксенона

Дубынин В. А.1, Сарычева Н.Ю.1, Крушинская Я.В.1, Гедзун В.Р.1, Добровольский А.П.1
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия

e-mail: dva-msu@yandex.ru

Исследовали сходные с симптомами расстройств аутистического спектра (РАС) последствия применения высоких доз вальпроевой кислоты (ВПК), обладающих в отношении детенышей белых крыс тератогенными свойствами.

МЕТОДЫ.

ВПК однократно внутрибрюшинно инъецировали самкам на 12 день беременности (600 мг/кг) либо повторно новорожденным с 6 по 12 дни жизни (150 мг/кг). Ингаляции ксенона (Хе)  проводили в течение 10 мин (смесь на основе атмосферного воздуха, 25% азота замещены Хе) за 10 мин до поведенческого тестирования. Были использованы тесты на раннее моторное развитие, «открытое поле» и «принудительное плавание», а также «социальное взаимодействие с матерью и чужой самкой» (24 день жизни), «социальное взаимодействие с сибсом или детенышем из другого выводка» (32 день),  «игровое поведение» (36 день, оценка взаимодействия 2-х крыс подросткового возраста), материнское поведение самок после первых родов.

РЕЗУЛЬТАТЫ.

Исследование последствий применения ВПК показало, что вне зависимости от сроков инъекций, у потомства крыс наблюдаются нарушения раннего локомоторного развития и гиперактивное поведение. Негативные изменения социального взаимодействия значительно сильнее выражены в серии с постнатальным введением ВПК. Нарушения ключевых аспектов материнского поведения характерны для обеих моделей, но ярче проявляются у самок, которые подвергались пренатальному воздействию ВПК. Обнаружены также выраженные изменения характеристик некоторых структур мозга на молекулярном уровне: статистически значимое увеличение экспрессии генов SNAP-25 и VAMP-2, повышение экспрессии генов рецептора окситоцина. Особо изучалось влияние ксенона (блокатор мест связывания глицина NMDA-рецепторами) на симптоматику РАС. Показано, что ингаляции Хе частично компенсируют такие проявления РАС, как тревожность, социальная отчужденность, агрессия в игровом взаимодействии.

ВЫВОДЫ.

Подтверждена обоснованность использования вальпроатных моделей РАС; доказана корректирующая негативную симптоматику активность ксенона.

Гранты РФФИ 18-315-00362 и 19-015-00345.

 

 

Экспериментальное моделирование тревожного расстройства и алкоголизм

Егоров А. Ю.1,2, Демянко И.В.1, Веракса А.Е.1, Филатова Е.В.1
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Saint-Petersburg, Россия, СПбГУ, Saint-Petersburg, Россия

e-mail: draegorov@mail.ru

Экспериментальные модели тревожных расстройств и алкоголизма на животных могут дать представление о мозговых механизмах формирования этой патологии, что, в свою очередь, поможет оптимизировать подходы к лечению этой категории больных. Целью работы было создание экспериментальной модели двойного диагноза: тревожного расстройства на примере ОКР и формирования алкоголизма на его фоне у крыс. Эксперимент проводили на 49 крысах самцах линии Wistar, из которых 29 особям на 9-16-й день после рождения были сделаны инъекции кломипрамина (К) в дозе 15 мг/кг, а оставшимся 20 –  инъекции физ. раствора в том же объёме. В возрасте 2-х месяцев у крыс обеих групп оценивались различные поведенческие параметры в тестах «Закапывание стеклянных шариков», «Реакция на звук» и «Открытое поле», а также предпочтение алкоголя в тесте «Двустаканная проба». После контрольного тестирования крысы были радомизированы в 4 группы. Крысы, получавшие в постнатальном периоде К, были распределены в группу, подвергшуюся полупринудительной алкоголизации – КС и группу, которая пила воду –КВ. Крысы, получавшие в постнатальном периоде физиологический раствор, также были распределены в группы, пившие спирт –ФС, и группу, пившую воду –ФВ. Следующие тестирования проводились на 4-й и 8-й неделях эксперимента. Крысы экспериментальной группы, постнатально получавшие К, продемонстрировали повышенный уровень тревожности в тестах «Закапывание стеклянных шариков», «Открытое поле» и «Реакция на звук». Помимо этого, у этой группы крыс было выявлено предпочтение алкоголя ещё до начала алкоголизации.  Через 4 недели алкоголизации группа КС достоверно больше предпочитала спирт, чем группы КВ и ФВ. К 8-й неделе все три экспериментальные группы достоверно больше предпочитали спирт, чем крысы группы ФВ. Полученные данные свидетельствуют что через месяц принудительной алкоголизации сам факт потребления спирта становится важным фактором формирования предпочтения этанола наряду с тревожным поведением, вызванным постнатальным введением К. Показано, что тревожное расстройство может способствовать дальнейшему формированию алкоголизма. В процессе алкоголизации предпочтение этанола связано как с фактором тревожного расстройства, так и собственно фактором полупринудительной алкоголизации, причем их сочетанное действие оказывается наиболее выраженным через месяц эксперимента.

Госзадание тема № № АААА-А18-118012290373-7 Механизмы формирования физиологических функций в фило- и онтогенезе и влияние на них эндогенных и экзогенных факторов

 

 

НЕЙРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВРЕМЕННОГО КОДИРОВАНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ В ВЫСШИХ СЛУХОВЫХ ЦЕНТРАХ МОЗГА

Егорова М. А.1, |2
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, |, ,

e-mail: ema6913@yandex.ru

С целью установления механизмов временного кодирования биоакустических сигналов в слуховой системе выполнено фундаментальное многоплановое исследование, включающее акустические, поведенческие и нейрофизиологические подходы. Объектом исследования служила домовая мышь - один из наиболее универсальных модельных объектов, применяемых при исследовании нейрофизиологических закономерностей функционирования слуха человека. Изучен вокализационный репертуар мыши и смысловое значение криков, исследована их частотная и временная структура. В нейрофизиологической части исследования в качестве биоакустического сигнала избран крик дискомфорта мышат, вызывающий инстинктивное материнское поведение, направленное на устранение источника дискомфорта. Произведена  внеклеточная регистрация активности одиночных нейронов слухового центра среднего мозга (центрального ядра задних холмов) и первичной слуховой коры (первичного и переднего слуховых полей).  По результатам исследования временных свойств активности нейронов этих центров, временного шкалирования постстимульной адаптации этих нейронов к сериям моделей крика дискомфорта, а также тестирования их частотных рецептивных полей выполнен анализ временного кодирования акустической информации на уровне нейронов слухового центра среднего мозга и слуховой коры. Показано, что нейроны, различающиеся по форме возбудительных и тормозных частотных рецептивных полей, а также по временным характеристикам импульсной активности, несут различную функциональную нагрузку при временной обработке звуков. Одним из механизмов временной обработки биоакустических сигналов в слуховом центре среднего мозга и в слуховой коре является постстимульная адаптация нейронов к последовательностям звуков. Обсуждается специализация нейронов различных функциональных и морфологических типов в обеспечении  центральных механизмов слуха.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (гранты № 06-04-48616, 15-04-05234 и 18-015-00188) и федерального бюджета по госзаданию на 2018-2020гг. (№ гос. учета АААА-А18-118013090245-6).


NEUROPHYSIOLOGICAL ASPECTS OF TEMPORAL PROCESSING OF SOUNDS IN THE HIGHER AUDITORY CENTERS OF THE BRAIN

Egorova M. A.1, |2
Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia, |, ,

e-mail: ema6913@yandex.ru

 

 

АНАЛИЗ СПОНТАННОЙ АКТИВНОСТИ КЛЕТОК ПУРКИНЬЕ КОРЫ МОЗЖЕЧКА БОДРСТВУЮЩИХ МЫШЕЙ ТРАНСГЕННОЙ ЛИНИИ SCA2-58Q

Егорова П. А.1, Гаврилова А.В.1, Безпрозванный И.Б.1
Санкт-Петербургский Политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: bio_polya@mail.ru

Клетки Пуркинье (КП) коры мозжечка спонтанно генерируют тоническую электрофизиологическую активность, однако регулярность данной активности нарушается при многих дегенеративных состояниях, включающих атрофию мозжечка, в частности, в случае различных типов спиноцеребеллярных атаксий (СЦА). В своих предыдущих исследованиях мы использовали метод внеклеточной регистрации от одиночного отведения КП с целью анализа спонтанной активности КП in vivo в случае анестезированных мышей трансгенной линии SCA2-58Q. Мы обнаружили, что КП стареющих СЦА2 мышей генерируют значительно менее регулярную активность по сравнению с КП мышей дикого типа (ДТ) того же возраста, и что данная нарушенная активность может быть восстановлена при внутрибрюшинном (в. б.) введении активатора SK каналов хлорзоксазона (CHZ). В настоящей работе мы использовали тот же метод внеклеточной регистрации от одиночного отведения КП для анализа спонтанной активности КП in vivo в случае бодрствующих СЦА2 мышей. В этом случае для иммобилизации подопытного животного мы использовали платформу Mobile HomeCage (Neurotar, Финляндия). Мы обнаружили, что КП бодрствующих животных в среднем генерировали активность с гораздо большей частотой и гораздо меньшей регулярностью по сравнению с наблюдаемой ранее активностью КП анестезированных животных. Записи активности КП бодрствующих СЦА2/ДТ мышей выявили значительно меньшую частоту генерации простых и сложных спайков в случае КП СЦА2 мышей по сравнению с ДТ мышами того же возраста. С целью исследования влияния активации SK каналов на активность КП бодрствующих СЦА2 мышей и на их моторную координацию, мы провели курс долгосрочных инъекций CHZ в случае данных мышей. Мы обнаружили, что долговременные в. б. инъекции CHZ не повлияли на генерацию простых спайков в случае СЦА2 мышей, однако они восстановили точность данной спонтанной пейсмейкерной активности. Более того, нам удалось показать, что курс инъекций CHZ улучшил возрастные моторные нарушения в случае СЦА2 мышей. Мы предполагаем, что потеря регулярности активности КП может быть ключевой причиной прогрессии симптомов атаксии в случае различных типов СЦА, а также, что активация кальций-активируемых калиевых каналов, включающих SK каналы, может быть использована в качестве потенциального способа лечения СЦА на физиологическом уровне.

Грант РНФ №19-15-00184

 

 

СТАБИЛИЗАТОРЫ КАЛЬЦИЯ ВОССТАНАВЛИВАЮТ НАРУШЕННЫЕ МОТОРНЫЕ ФУНКЦИИ МЫШЕЙ ТРАНСГЕННОЙ ЛИНИИ SCA2-58Q

Егорова П. А.1, Безпрозванный И.Б.2
Санкт-Петербургский Политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: bio_polya@mail.ru

Спиноцеребеллярная атаксия 2-го типа (СЦА2) представляет собой неизлечимое генетическое заболевание, вызываемое экспансией триплета CAG в повсеместно экспрессируемом гене ATXN2, кодирующем белок атаксин-2 с удлинённым полиглутаминовым трактом. Патофизиологические проявления СЦА2 включают в себя прогрессирующую атрофию мозжечка и последующую постепенно нарастающую атаксию. В случае СЦА2 мышей и пациентов в первую очередь наблюдается поражение клеток Пуркинье (КП) коры мозжечка и проводящих путей мозжечка. Известно, что нарушения кальциевого баланса играют важную роль в различных нейродегенеративных заболеваниях, включая СЦА. Недавно было предположено, что важным регулятором уровня кальция в ЭПР являются белки семейства STIM. В частности, было показано, что белок STIM1 играет важную роль в контроле нейронального кальциевого сигналинга, а также в регуляции mGluR1-зависящей синаптической передачи в КП коры мозжечка. Основной целью настоящей работы было изучение сигнальных основ молекулярного патогенеза СЦА2 на мышиной модели трансгенной линии SCA2-58Q и поиск потенциальных терапевтических мишеней для лечения СЦА2. В работе нами было проведено исследование роли STIM1-опосредованного сигнального пути в нарушении кальциевого гомеостаза КП коры мозжечка мышей-моделей СЦА2 трансгенной линии SCA2-58Q посредством ингибирования данного сигнального пути с помощью вирусной доставки малых интерферирующих РНК к белку STIM1 в мозг подопытных животных. Было выявлено, что понижение экспрессии белка STIM1 в КП коры мозжечка СЦА2 мышей нормализует повышенный IP3-индуцируемый кальциевый выброс в случае мутантных мышей. Проведённые тесты по оценке моторной активности подопытных животных показали, что терапевтическое понижение концентрации внутриклеточного кальция посредством угнетения STIM1-опосредованного сигнального пути восстанавливает нарушенные моторные функции СЦА2 мышей. Таким образом, нами было продемонстрировано, что стабилизация концентрации внутриклеточных ионов кальция путем ограничения экспрессии белка-участника нДУВК, может являться одним из потенциальных способов терапевтического лечения СЦА2 и, возможно, других НДЗ со схожим генезисом.

Грант Президента РФ № МК-1299.2019.4.

 

 

СОЗДАНИЕ МОДЕЛИ ДОКЛИНИЧЕСКОЙ СТАДИИ БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА У СТАРЕЮЩИХ ЖИВОТНЫХ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРЕВЕНТИВНОЙ ТЕРАПИИ

Екимова И. В.1, Плаксина Д.В.1, Пази М.Б1, Симонова В.В1, Гузеев М.А.|2, Чернышев М.В.1, Чернышев М.В.1
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, |, ,

e-mail: irina-ekimova@mail.ru

Введение. Во всем мире отмечается неуклонный рост числа нейродегенеративных заболеваний (болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона (БП) и др.), поражающих преимущественно пожилых людей. БП – мультисистемное прогрессирующее заболевание, при котором поэтапно поражается нервная система. БП проявляется типичными моторными нарушениями и широким спектром немоторных симптомов (нервно-психических, вегетативных, сенсорных). БП до сих пор относится к числу неизлечимых. Причины неизлечимости – (1) поздняя постановка диагноза, когда основная часть двигательных нейронов в черной субстанции (ЧС) уже погибла, и излечение невозможно, и (2) несоответствие традиционной терапии патогенетическим механизмах развития БП. Для борьбы с нейродегенеративными заболеваниями во всем мире активно разрабатываются принципы превентивной медицины. Именно это звено, основанное на доклиническом выявлении заболевания и последующих превентивных мероприятиях, способно реально предотвратить прогрессирование болезни и снизить инвалидность трудоспособного населения и высокие расходы на лечение уже заболевших людей. Однако, технологии доклинической идентификации и фармакотерапии БП еще не создано. Ускорить решение этой важной задачи позволит создание адекватных моделей доклинической стадии БП у животных, учитывающих возрастные особенности этого заболевания.

Цель исследования – создание модели доклинической стадии БП у пожилых животных на основе современного представления о ключевой роли убиквитин-протеасомной системы в молекулярных механизмах патогенеза БП.

Методы. В работе использованы крысы самцы популяции Вистар в возрасте 20 мес. Для моделирования БП применяли интраназальное введение ингибитора протеасом лактацистина. В исследовании использованы методы иммуногистохимии, биохимии, телеметрии, поведенческие тесты.

Результаты. Впервые разработана модель доклинической стадии БП у пожилых животных на основе ингибирования протеасом головного мозга. Модель характеризуется: 1) наличием α-синуклеиновой патологии и нейровоспаления в ЧС и экстранигральных структурах, 2) развитием нейродегенеративного процесса в структурах головного мозга патогенетически значимых для доклинической стадии БП, 3) допороговым уровнем гибели нейронов в ЧС и отсутствием моторных феноменов, 4) нарушением интегративных функций мозга. Созданная модель использована для разработки новых подходов превентивного лечения БП, основанных на шаперонной фармакотерапии.

Грант РНФ (16-15-00278) и частично госзадание (тема № АААА-А18-118012290427-7).

 

 

Бежевый адипоцит как инструмент тонкой настройки температурного гомеостаза

Елсукова Е. И.1, |2
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Красноярский государственный педагогический университет им. В. П. Aстафьева», Красноярск, Россия, |, ,

e-mail: elsukova@kspu.ru

В становлении гомойотермии млекопитающих важную роль отводят бурой жировой ткани. Термогенез в ней, основанный на разобщении окислительного фосфорилирования и дыхания с помощью белка UCP1, обеспечивает поддержание температурного гомеостаза при краткосрочных колебаниях температуры, при сезонных адаптациях, при выходе из торпидных состояний. Недавно обнаружен еще один тип UCP1 экспрессирующих жировых клеток – бежевых адипоцитов, ведущих происхождение не от бурой, а от белой линии предшественников. Бежевые адипоциты диффузно распределены в жировых депо и висцеральных тканях.  В докладе обсуждается их возможная функция.

Анализ собственных и литературных данных свидетельствует, что динамика численности бежевых адипоцитов не всегда связана с температурными адаптациями. Расчеты, выполненные на основе данных по потреблению О2 культурами этих клеток [Chechi et al, 2012], показывают, что бежевый адипоцит, даже при равной с адипоцитом бурого жира мощности теплообразования, может обеспечить подогрев только ближайшего микроокружения. Таким образом, UCP1-зависимый термогенез, вероятно, развивался в разных линиях жировых клеток млекопитающих независимо и для разных задач. С учетом сведений о высокой температурной чувствительности некоторых процессов клеточно-тканевого гомеостаза, а также на основе данных о сопряженных изменениях экспрессии UCP1 и скоростей клеточного обновления в норме, при некоторых видах регенерации мышц и опухолевого роста, предположили участие бежевых адипоцитов в локальном подогреве отдельных клеточных ниш. В то время как массивные скопления бурого жира участвуют в температурном гомеостатировании всего организма, бежевые адипоциты обеспечивают локальную настройку температурных оптимумов для пластических процессов в тканях.

Работа финансировалась из госбюджета, дополнительные источники финансирования не привлекались.


Beige adipocyte as a tool for fine adjustment of thermal homeostasis

Elsukova E. I.1, |2
Krasnoyarsk State Pedagogical University, Krasnoyarsk, Russia, |, ,

e-mail: elsukova@kspu.ru

Brown adipose tissue is considered to play an important role in the development of mammal endothermy. Thermogenesis based on the uncoupling of oxidative phosphorylation and respiration by the UCP1 protein is necessary for maintaining of temperature homeostasis during short-term temperature fluctuations, with seasonal adaptations, and during exit from torpor. Recently, another type of UCP1-expressing adipose cells was discovered. These cells named beige adipocytes arise from the precursors distinguished from the brown adipocytes precursors. Beige adipocytes are diffusely distributed in fat depots and visceral tissues. The purpose of the report is to discuss the possible function of these cells.

It was found that the dynamics of the beige adipocyte population is not always associated with temperature adaptations. Calculations based on O2 consumption rate data for the cultures of these cells [Chechi et al, 2012] indicate that the single beige adipocyte, even at a thermogenic capacity equal to that of brown adipocyte, can only provide heating of its immediate microsurrounding. Thus, UCP1-dependent thermogenesis probably developed in different mammalian fat cell lines independently and for different tasks. Taking into account the information on the high termosensitivity of some processes essential for cell/tissue homeostasis, as well as data on the correlated changes in UCP1 expression and cell renewal including some types of muscle regeneration and tumors we suggest a role of beige adipocytes in the local weak heating of special cell niches. While massive depots of brown fat are involved in maintaining of temperature homeostasis of the whole organism, beige adipocytes ensures a fine local adjustment of thermal optima required for plastic processes in tissues.

budget support

 

 

Воздействие кратковременной эпилептиформной активности на глутаматергическую передачу между синапсами СА3-СА1 гиппокампа

Ергина Ю. Л.1, |2
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, |, ,

e-mail: for.mail.ergin@gmail.com

Воздействие кратковременной эпилептиформной активности на глутаматергическую передачу между синапсами СА3-СА1 гиппокампа

нет

 

 

Влияние пренатальной гипергомоцистеинемии на про-ноцицептивный эффект АТФ в системе тройничного нерва крысы

Ермакова Е. В.1, Королёва К.С.2, Ситдикова Г.Ф.2
Казанский федеральный университет, Казань, Россия, Казанский (Приволжский) Федеральный Университет, Казань, Россия

e-mail: latinochrome0@gmail.com

Введение. Гипергомоцистеинемия (гГц) – заболевание, связанное с высоким содержанием гомоцистеина (Гц) в плазме крови. Высокие концентрации Гц могут провоцировать начало приступов мигрени. Показано, что тройничный нерв играет одну из ведущих ролей в формировании ноцицептивного сигнала при патогенезе мигрени. Исследование механизмов боли имеет широкое фундаментальное и практическое применение для разработки методов профилактики и лечения. Цель данного исследования – анализ АТФ-опосредованного ноцицептивного сигнала в тройничном нерве крысы в условиях пренатальной гГц.

Методы. Для моделирования пренатальной гГЦ самки крыс получали метионин с пищей 3 недели до беременности, во время беременности и после появления потомства. В этих условиях у самок повышается уровень Гц в крови, а у потомства развивается пренатальная гГЦ. Эксперименты проводились на самцах крыс (Р30-40) с использованием электрофизиологического метода регистрации потенциалов действия (ПД), идущих по отросткам тройничного нерва. Для регистрации АТФ-вызванных Са2+-сигналов использовали нейроны тройничного ганглия, изолированные у крыс P10-14, визуализацию клеток проводили с помощью флуоресцентного маркера Fluo4 AM (4 мкМ).

Результаты. В контроле аппликация АТФ (100мкМ) приводила к увеличению частоты ПД в тройничном нерве с 0,54+-0,13 имп/сек до 1,33±0,32 имп/сек (n=5; p˂0,05). В условиях пренатальной гГЦ прирост частоты ПД при действии АТФ был достоверно выше, а длительность спайкования была больше, чем в контроле.  Средняя амплитуда АТФ-вызванных кальциевых сигналов в изолированных ТГ-нейронах существенно не изменялась в условиях пренатальной гГц, тогда как средняя полуширина (FWHM) и средняя площадь кальциевых пиков в нейронах, полученных от крысят с пренатальной гГц, были достоверно выше, чем в нейронах, полученных от контрольных животных.

Выводы. Таким образом, показано, что повышение болевой чувствительности при гГц может быть связано с модуляцией рецепторов АТФ в системе тройничного нерва.

Грант РНФ № 20-15-00100

 

 

РАЗРАБОТКА ПЛАГИНА ДЛЯ ВЫСОКОУРОВНЕВОГО АНАЛИЗА НЕЙРОННОЙ АКТИВНОСТИ, ЗАРЕГИСТИРИРОВАННОЙ ВО ВРЕМЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИНИСКОПА

Ерофеев А. И.1, Герасимов Е. И.2, Пушкарева С.А.2, Баринов Д.С.3, Болсуновская М.В.3, Сянью Ян4, Хаою Ян4, Чэнбинь Чжоу4, Власова О. Л.2, Уейдонг Ли4, Безпрозванный И. Б.5
Санкт-Петербургский Политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия, Лаборатория молекулярной нейродегенерации Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, Санкт-Петербург, Российская Федерация, Лаборатория «Промышленные системы потоковой обработки данных» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, Санкт-Петербург, Российская Федерация, Основная лаборатория генетики развития и психоневрологических расстройств, Шанхайский университет Цзяо Тонг, Шанхай, Китайская народная республика, Отделение физиологии юго-западного медицинского центра Техасского университета, Даллас, Соединенные штаты америки

e-mail: alexandr.erofeew@gmail.com

Миниатюрный флуоресцентный микроскоп является перспективным средством визуализации активности нейронов. Использование минископа позволяет получать изображения ранее недоступных популяций нейронов в глубине мозга свободно движущихся животных. Тем не менее, обработка первичных данных, полученных с помощью минископа, имеет ряд трудностей: экстракция нейронной активности и ее последующий анализ, в том числе высокоуровневый.

В связи с тем, что в открытых источниках не удалось найти инструмента, позволяющего провести высокоуровневый анализ нейронной активности ADDIN EN.CITE  ADDIN EN.CITE.DATA 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 3C456E644E6F74653E3C436974653E3C417574686F723E426C616E636F2D43656E747572696F6E3C2F417574686F723E3C596561723E323031393C2F596561723E3C5265634E756D3E3534393C2F5265634E756D3E3C446973706C6179546578743E5B426C616E636F2D43656E747572696F6E20657420616C2E2C20323031395D3C2F446973706C6179546578743E3C7265636F72643E3C7265632D6E756D6265723E3534393C2F7265632D6E756D6265723E3C666F726569676E2D6B6579733E3C6B6579206170703D22454E222064622D69643D2265707832667376306B7670667A6C65776577777878667A77307473783032777066737639222074696D657374616D703D2231353931323031303139223E3534393C2F6B65793E3C2F666F726569676E2D6B6579733E3C7265662D74797065206E616D653D224A6F75726E616C2041727469636C65223E31373C2F7265662D747970653E3C636F6E7472696275746F72733E3C617574686F72733E3C617574686F723E426C616E636F2D43656E747572696F6E2C20432E3C2F617574686F723E3C617574686F723E4C756F2C20532E3C2F617574686F723E3C617574686F723E5370657267656C2C20442E204A2E3C2F617574686F723E3C617574686F723E566964616C2D4F7274697A2C20412E3C2F617574686F723E3C617574686F723E4F70726973616E2C20532E20412E3C2F617574686F723E3C617574686F723E56616E2064656E20506F6C2C20412E204E2E3C2F617574686F723E3C617574686F723E4C69752C204D2E3C2F617574686F723E3C617574686F723E536869726F6D616E692C20502E204A2E3C2F617574686F723E3C2F617574686F72733E3C2F636F6E7472696275746F72733E3C617574682D616464726573733E4465706172746D656E7473206F6620507379636869617472792026616D703B204265686176696F72616C20536369656E6365732C204D65646963616C20556E6976657273697479206F6620536F757468204361726F6C696E612C20436861726C6573746F6E2C20536F757468204361726F6C696E612032393432352E262378443B4465706172746D656E74206F66204E6575726F737572676572792C2059616C6520556E6976657273697479205363686F6F6C206F66204D65646963696E652C204E657720486176656E2C20436F6E6E656374696375742030363532302E262378443B4C61626F7261746F7279206F6620536C656570204E6575726F736369656E63652C2052616C706820482E204A6F686E736F6E205641204D65646963616C2043656E7465722C20436861726C6573746F6E2C20536F757468204361726F6C696E612032393430312C20616E642E262378443B4465706172746D656E74206F66205068797369637320616E6420417374726F6E6F6D792C20436F6C6C656765206F6620436861726C6573746F6E2C20436861726C6573746F6E2C20536F757468204361726F6C696E612032393432342E262378443B4465706172746D656E7473206F6620507379636869617472792026616D703B204265686176696F72616C20536369656E6365732C204D65646963616C20556E6976657273697479206F6620536F757468204361726F6C696E612C20436861726C6573746F6E2C20536F757468204361726F6C696E612032393432352C20736869726F6D616E406D7573632E656475206C69756D656E406D7573632E6564752E3C2F617574682D616464726573733E3C7469746C65733E3C7469746C653E44796E616D6963204E6574776F726B2041637469766174696F6E206F66204879706F7468616C616D6963204D4348204E6575726F6E7320696E2052454D20536C65657020616E64204578706C6F7261746F7279204265686176696F723C2F7469746C653E3C7365636F6E646172792D7469746C653E4A204E6575726F7363693C2F7365636F6E646172792D7469746C653E3C2F7469746C65733E3C706572696F646963616C3E3C66756C6C2D7469746C653E4A204E6575726F7363693C2F66756C6C2D7469746C653E3C2F706572696F646963616C3E3C70616765733E343938362D343939383C2F70616765733E3C766F6C756D653E33393C2F766F6C756D653E3C6E756D6265723E32353C2F6E756D6265723E3C65646974696F6E3E323031392F30352F30313C2F65646974696F6E3E3C6B6579776F7264733E3C6B6579776F72643E2A52454D20736C6565703C2F6B6579776F72643E3C6B6579776F72643E2A63616C6369756D20696D6167696E673C2F6B6579776F72643E3C6B6579776F72643E2A6879706F7468616C616D75733C2F6B6579776F72643E3C6B6579776F72643E2A6D656C616E696E20636F6E63656E74726174696E6720686F726D6F6E653C2F6B6579776F72643E3C6B6579776F72643E2A736C6565703C2F6B6579776F72643E3C2F6B6579776F7264733E3C64617465733E3C796561723E323031393C2F796561723E3C7075622D64617465733E3C646174653E4A756E2031393C2F646174653E3C2F7075622D64617465733E3C2F64617465733E3C6973626E3E313532392D323430312028456C656374726F6E696329262378443B303237302D3634373420284C696E6B696E67293C2F6973626E3E3C616363657373696F6E2D6E756D3E33313033363736343C2F616363657373696F6E2D6E756D3E3C75726C733E3C72656C617465642D75726C733E3C75726C3E68747470733A2F2F7777772E6E6362692E6E6C6D2E6E69682E676F762F7075626D65642F33313033363736343C2F75726C3E3C2F72656C617465642D75726C733E3C2F75726C733E3C637573746F6D323E504D43363637303234383C2F637573746F6D323E3C656C656374726F6E69632D7265736F757263652D6E756D3E31302E313532332F4A4E4555524F5343492E303330352D31392E323031393C2F656C656374726F6E69632D7265736F757263652D6E756D3E3C2F7265636F72643E3C2F436974653E3C2F456E644E6F74653E , было предложено разработать собственный программный инструмент, сочетающий в себе возможности по первичной обработке видеозаписи, процедуру регистрации нейронов для нескольких экспериментов, а также высокоуровневый анализ изменений в нейрональной активности от эксперимента к эксперименту.

На данный момент разработан прототип плагина в среде MATLAB (Math Works), позволяющий импортировать данные обработки видеопоследовательности одного эксперимента, проводить корреляционный анализ и представлять результат в графическом виде (рис. 1). Данный плагин планируется доработать до конечного программного продукта. Впоследствии с его помощью исследователи смогу получать новые сведения о нейронной активности в целом, а также о взаимодействии нейронов между собой.

Субсидия на реализацию проектов Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого в рамках Программы повышения конкурентоспособности ведущих российских университетов среди ведущих мировых научно-образовательных центров (Проект 5-100-2020) на 2020 г, Грант РНФ 19-15-00184 (Безпрозванный И.Б.)

Рис. 1. Графический интерфейс прототипа плагина: слева - активность нейронов для выбранного кадра единичной видеопоследовательности, справа - тепловая карта корреляции активности нейронов, внизу слева - инструмент выбора диапазона кадров и инструмент выбора кадра в видеозаписи, внизу справа – выбор индекса конкретного нейрона.


PLUGIN DEVELOPMENT FOR HIGH-LEVEL ANALYSIS OF MINISCOPE DATA

Erofeev A. I.1, |2,
Peter the Great St.Petersburg Polytechnic University, St.Petersburg, Russia, |, ,

e-mail: alexandr.erofeew@gmail.com

 

 

Pax2-зависимая модуляция посттравматической экспрессии глутаминсинтатезы и цистатионин β-синтазы в конечном мозге молоди Тихоокеанской кеты Oncorhynchus keta

Жарикова Е. И.1, Пущина Е. В.1, Вараксин А. А.1
Национальный научный центр морской биологии ДВО РАН, Владивосток, Россия

e-mail: eva.bioscience@gmail.com

Изучение механизмов репаративного и постэмбрионального нейрогенеза необходимо для преодоления нейродегенеративных заболеваний, последствий ишемического инсульта и травм. Особый интерес в этой области представляют исследования на костистых рыбах, мозг которых характеризуется повышенным пролиферативным и регенеративным потенциалом. Появляется все больше данных о влиянии представителей семейства генов Pax на процессы пролиферации, миграции и дифференцировки клеток, но участие Pax2 в постэмбриональном нейрогенезе и травме ЦНС ранее не изучалось. Целью настоящей работы было изучение экспрессии Pax2, а также участие CBS и GS в регенеративных процессах в конечном мозге молоди кеты. Эксперимент проводился на 20 особях молоди кеты в возрасте одного года, в течение трех дней. Повреждение конечного мозга было проведено по методу Кишимото с соавторами (Kishimoto et all., 2012). Для исследования локализации транскрипционного фактора Pax2, CBS и GS в конечном мозге молоди кеты использовали иммунопероксидазное маркирование на замороженных свободно плавающих срезах. Исследование показало, что в условия нормы эскспрессия Pax2 в конечном мозге молоди кеты обеспечивает процессы нейрональной регионализации, связанные с конститутивным ростом и развитием конечного мозга. В условиях травмы теленцефалона экспрессия Pax2 появляется в популяции реактивных мигрирующих клеток-предшественников, обеспечивающих регенеративный эффект. В норме CBS у молоди кеты маркирует гетерогенную популяцию клеток в конститутивных пролиферативных зонах конечного мозга. После травмы в конечном мозге кеты возрастает количество CBS продуцирующих клеток, и, как следствие, повышенный уровень сероводорода способствует активной пролиферации и нейрональной дифференцировки. GS в норме маркирует единичные нейрональные предшественники в паренхиме и популяцию нейроэпителиальных клеток-предшественников. После травмы в конечном мозге дополнительно появляется популяция GS+ предшественников, имеющих фенотип радиальной глии.

Грант Президента РФ (МД 4318.2015.04)

 

 

Чувствительность обонятельной системы у видов-двойников рода Ostrinia: преадаптация к освоению нового растения-хозяина?

Жуковская М. И.1, Щеникова А.В.2, Селицкая О.Г.2, Гушевая И.В.2, Фролов А.Н.2
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, ВИЗР РАН, Санкт-Петербург (Пушкин), Россия

e-mail: mzhukovskaya@yahoo.com

Род Ostrinia (Lepidoptera, Crambidae) включает комплекс крайне близкородственных видов-двойников и рас  (Frolov et al., 2007). Известно, что два вида из указанной группы (O. nubilalis Hbn. и O. furnacalis Wlk.) независимо друг от друга перешли на питание кукурузой (Calcagno et al., 2017), став главшейшими вредителями этой культуры в мире (Chiang, 1978). Для мониторинга численности O. nuiblalis обычно используют синтетические аналоги полового феромона самок (Lassance, 2016), однако их эффективность существенно варьирует в зависимости от условий (Фролов, Рябчинская, 2018). Так или иначе, в последние годы усилился интерес к альтернативным подходам в отношении мониторинга насекомого, в первую очередь на основе использования семиохемиков растительного происхождения (Brezolin et al., 2018). Например, коллективом ученых из Венгерского института защиты растений (Tóth et al., 2016) было установлено, что комбинация двух содержащихся в растениях кукурузы семиохемиков (4-метокси-2-фенэтилового спирта и фенилацетальдегида) характеризуется 3-5 кратным синергитическим эффектом в отношении привлечения имаго кукурузного мотылька. Полевые испытания смеси указанных соединений обнаружили их более высокую аттрактивность в отношении имаго O. nubilalis в пяти странах Европы по савнению с половым феромоном (Tóth et al., 2017). Важно отметить, что данные испытаний семиохемиков подтвердили их гораздо более высокую аттрактивность в сравнении с половым феромоном в отношении другого обитающего на кукурузе вида — O. furnacalis. Отдельные виды рода, в том числе O. scapulalis, сохранили плезиоморфный тип трофических связей: их питание ограничено такими двудольными видами растений, как полынь, хмень, конопля и дурнишник (Frolov et al., 2007). Полученные нами результаты поведенческих и эдектрофизиологических экспериментов свидетельствуют о чувствительности 4-метокси-2-фенэтилового спирта и фенилацетальдегида (включая синергетический поведенческий эффект) самцов и самок популяции O. scapulalis из Краснодарского края, что дает основание предполагать преадаптацию к смене хозяина у представителей рода Ostrinia.

Грант РФФИ 19-016-00128, Госзадание (АААА-А18-118013090245-6)

 

 

Даунрегуляция зрительных пигментов таракана с помощью метода РНК-интерференции

Жуковская М. И.1, Новикова Е.С.1, Северина И. Ю.1, Исавнина И. Л.1
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: mzhukovskaya@yahoo.com

Органы зрения насекомых – сложные глаза и простые глазки - участвуют в ориентации не только в пространстве, но и во времени. Известно, что даже при наличии фоторецепторов нескольких спектральных классов, для некоторых задач не используется информация о цвете, однако ответ запускается только или преимущественно с одного из них. При освещении во время темновой фазы монохроматическим зеленым светом тараканы увеличивают локомоторную активность, ультрафиолет вызывает периоды абсолютной неподвижности – замирания, интерпретируемые как эффект маскинга – проявление дневного поведения у ночного животного при освещении во время скотофазы. Зеленый свет приводит к усилению локомоторной активности. С повышением интенсивности света усиливаются изменения в характере груминга, свидетельствующие о возникновении стресса.

Сложные глаза американского таракана, Periplaneta americana L., содержат 2 типа фоторецепторов – длинноволновые, наиболее чувствительные к зеленому свету и коротковолновые, чувствительные к ультрафиолету. С помощью инъекции двуцепочечной РНК в клипеус мологдого имаго, экспрессия коротковолнового пигмента (pUVO) уменьшалась на на 97%, а длинноволновых (pGO1, pGO2) - на 99% (Saari et al, 2019).

Уменьшение уровня УФ-чувствительного пигмента в глазу таракан приводит к уменьшению выраженности эффекта маскинга при коротковолновом освещении, выражающийся в уменьшении длительности замираний.  Сайленсинг зеленочувствительного зрительного пигмента приводил к  уменьшению длительности остановок, однако пройденный путь не изменяется. Даунрегуляция коротковолнового пигмента не полностью блокировала светозависимое поведение, по-видимому, вследствие сохранения небольшого количества зрительного пигмента в глазу.

Госзадание (АААА-А18-118013090245-6)

 

 

НЕЙРОВОСПАЛЕНИЕ ПРИ ВИСОЧНОЙ ФАРМАКОРЕЗИСТЕНТНОЙ ЭПИЛЕПСИИ

Забродская Ю. М.1, Забродская Ю.М.1, 2,3, Бажанова Е.Д.3,4,5, Суховая А.И.2, Пимонов Д.А.2, Литовченко А.В.3,4, Нездоровина В.Г.1 1Российский научно-исследовательский нейрохирургический институт им. проф. А.Л.Поленова - филиал НМИЦ им. В.А. Алмазова, Санкт-Петербург, Россия;2Военно-медицинcкая академия им. С.М. Кирова, Санкт-Петербург, Россия;3ФГБУН Институт токсикологии ФМБА России, Санкт-Петербург, Россия; 4Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия; 5Астраханский государственный университет, cовместная лаборатория по исследованию роли апоптоза, Астрахань1
ФГБУ «НМИЦ им. В. А. Алмазова» Минздрава России, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: zabrjulia@yandex.ru

Нейровоспаление, как показано современными исследованиями, играет значительную роль в эпилептогенезе и развитии рефрактерности к антиэпилептическому лечению. Воспалительные реакции клеточного иммунитета в эпилептичеких очагах остаются малоизученными. Целью исследования являлось изучение характера и выраженности лимфоцитарной инфильтрации в эпилептических очагах при фармакорезистентной эпилепсии. Были выполнены иммуногистохимические реакции с антителами к CD45 (общий лейкоцитарный антиген), CD3 (Т-лимфоциты), CD8 (Т-киллеры, наличие которых свидетельствует об активном воспалении), CD20 (B лимфоциты), CD68 (макрофаги) (DAKO, Дания) на срезах фрагментов височной доли в эпилептических очагах, удаленных при хирургическом лечении фармакорезистентной эпилепсии от 11 пациентов, из них 5 женщин, 6 мужчин в возрасте от 19 до 55 лет (средний возраст 34 года), страдающих эпилепсией от 2 до 15 лет. Группой сравнения послужили фрагменты височной доли головного мозга от 5 умерших (3 мужчин, 2 женщин) без эпилепсии в возрасте от 40 до 67 лет (средний возраст 54). Оценивали локализацию иммунокомпетентных клеток (кора, белое вещество, вокруг сосудов), проводили подсчет клеток и статистический анализ. Микроглиальные клетки верифицировались с помощью CD45 во всех 11 случаях с достоверной разницей с группой сравнения. Экспрессия CD3 определялась в 65% (9) случаев, CD8 - в 20% (5 случаев), CD20 - 6% (3 случая), CD68 - 9% (3 случая). В группе сравнения в 2 из 5 выявлена CD3-клеточная реакция.

            Таким образом, лимфоцитарная инфильтрация и микроглиальная реакция при фармакорезистентной эпилепсии значительно выражены. Нами установлено, что основную роль в лимфотацитарной инфильтрации составляют Т-лимфоциты, в том числе Т-киллеры, а также В-лимфоциты, макрофаги, что свидетельствует об активном участии реакций клеточного иммунитета в патогенезе эпилепсии, что определенно оказывает влияние на прогрессирование заболевания.

Работа поддержана грантом РФФИ № 20-015-00127


NEUROINFLAMMATION IN TEMPORAL LOBE PHARMACORESISTANT EPILEPSY

Zabrodskaya Yu. M.1, Zabrodskaia J.M.1,2,3, Bazhanova E.D.3,4,5, Suhovaya A.I.2, Pimonov D.A.2, Litovchenko A.V.3,4, Nezdorovina V.G. 1 1Almazov National Medical Research Centre, Polenov Neurosurgical Institute, St. Petersburg, Russia; 2Military Medical Academy named after S.M. Kirova MO R, St. Petersburg, Russia; 3Institute of Toxicology, Federal Medico-Biologocal Agency, St. Petersburg, Russia; 4Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry Russia Academy of Sciences, St. Petersburg, Russia;5Astrakhan State University, Joint laboratory for the study of the role of apoptosis, Astrakhan1
Almazov National Medical Research Centre, St.Petersburg, Russia

e-mail: zabrjulia@yandex.ru

Neuroinflammation, as shown by modern research, plays a significant role in epileptogenesis and the development of resistance to antiepileptic treatment. Inflammatory responses of cellular immunity in epileptic foci remain poorly studied. The aim of the study was to study the nature and severity of lymphocytic infiltration in epileptic foci in pharmacoresistant epilepsy. Was performed immunohistochemical reactions with antibodies to CD45 (leukocyte common antigen), CD3 (T-lymphocytes), CD8 (T-killer cells, whose presence indicates active inflammation), CD20 (B lymphocytes), CD68 (macrophages) (DAKO, Denmark) in sections of fragments of the temporal lobe in epileptic foci removed in the surgical treatment of pharmacoresistant epilepsy from 11 patients, including 5 women, 6 men aged from 19 to 55 years (mean age 34 years) with epilepsy from 2 to 15 years. The comparison group consisted of fragments of the temporal lobe of the brain from 5 deceased (3 men, 2 women) without epilepsy at the age of 40 to 67 years (average age 54). The localization of immunocompetent cells (cortex, white matter, around blood vessels) was evaluated, cell counts and statistical analysis were performed. Microglial cells were verified using CD45 in all 11 cases with a significant difference from the comparison group. Expression of CD3 was determined in 65% (9) cases, CD8-in 20% (5 cases), CD20 - 6% (3 cases), CD68 - 9% (3 cases). In the comparison group, CD3-cell reaction was detected in 2 out of 5 cases. Thus, lymphocytic infiltration and microglial reaction in pharmacoresistant epilepsy are significantly pronounced. We found that the main role in lymphotacytic infiltration is played by T-lymphocytes, including T-killers, as well as B-lymphocytes, macrophages, which indicates the active participation of cellular immune responses in the pathogenesis of epilepsy, which definitely affects the progression of the disease. The work is supported by RFFI grant number 20-015-00127.

GRANT RFFI № 20-015-00127

 

 

ГЛИО-НЕЙРОНАЛЬНЫЙ АПОПТОЗ ПРИ ВИСОЧНОЙ ФАРМАКОРЕЗИСТЕНТНОЙ ЭПИЛЕПСИИ

Забродская Ю. М.1, Соколова Т.В.1, Литовченко А.В.2,3, Забродская Ю.М.1,3,4, Бажанова Е.Д.2,3,5, Ситовская Д.А.1,6, Парамонова Н.М.2,4, Нездоровина В.Г.1 1Российский научно-исследовательский нейрохирургический институт им. проф. А.Л.Поленова - филиал НМИЦ им. В.А. Алмазова, Санкт-Петербург; 2Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия; 3ФГБУН Институт токсикологии ФМБА России, Санкт-Петербург, Россия; 4Военно-медицинкая академия им. С.М. Кирова, Россия;5Астраханский государственный университет, cовместная лаборатория по исследованию роли апоптоза, Астрахань, Россия; 6ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет, Россия, Санкт-Петербург1
ФГБУ «НМИЦ им. В. А. Алмазова» Минздрава России, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: zabrjulia@yandex.ru

До сих пор не решены многие концептуальные аспекты патогенеза  фармакорезистентной эпилепсии (ФРЭ). В последние годы большое внимание уделяется изучению роли апоптоза нейронов в патогенезе ФРЭ. Цель настоящей работы - комплексное изучение процессов апоптоза в эпилептических очагах у пациентов с фармакорезистентной посттравматической височной эпилепсией. Материалом для исследования послужили участки коры и подлежащего белого вещества головного мозга в зоне эпилептического очага от 20 пациентов РНХИ им. проф. А.Л. Поленова с височной посттравматической ФРЭ, полученные интраоперационно, под контролем кортикографии. Материал для группы сравнения получен при аутопсиях от 6 пациентов без эпилепсии. Проведено иммуногистохимическое (ИГХ) исследование с антителами к caspase-3 (эффекторный белок апоптоза), Western blotting (WB) с выявлением caspase-8 (проапоптотического белка) и Bcl-2 (антиапоптотического белка), электронная микроскопия для идентификации клеток, находящихся в апоптозе.

            При WB в эпилептическом очаге височной доли головного мозга было отмечено уменьшение содержания антиапоптотического белка Bcl-2, увеличение уровня проапоптотического белка caspase-8. При ИГХ во всех случаях у больных с ФРЭ была обнаружена положительная ядерная экспрессия сaspase-3 не только в нейронах, но и в глиальных клетках коры и белого вещества головного мозга. При электронной микроскопии в коре обнаружено значительное число нейронов с признаками апоптоза на разных стадиях. Среди глиальных клеток апоптотические изменения наблюдались преимущественно в олигодендроцитах в коре и в белом веществе мозга.

            Таким образом, выявленные изменения экспрессии про- и антиапоптотических белков в эпилептических очагах свидетельствуют о роли апоптоза в патогенезе фармакорезистентной эпилепсии. Гибель глиальных клеток при ФРЭ свидетельствует о нарушении нейроглиальных взаимодействий и, как следствие, может вызывать демиелинизацию и прогрессию заболевания. 

Работа поддержана грантом РФФИ № 20-015-00127


GLIO-NEURONAL APOPTOSIS IN DRUG-RESISTANT TEMPORAL LOBE EPILEPSY

Zabrodskaya Yu. M.1, Sokolova T.V1., Litovchenko A.V.2,3, Zabrodskaia J.M. 1,3,4, Bazhanova E.D. 2,3,5, Sitovskaya D.A. 1,6, Pimonova N.M. 2,4, Nezdorovina V.G.1 1Almazov National Medical Research Centre, Polenov Neurosurgical Institute, St. Petersburg, Russia; 2Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry Russia Academy of Sciences, St. Petersburg, Russia; 3Institute of Toxicology, Federal Medico-Biologocal Agency, St. Petersburg, Russia; 4Military Medical Academy named after S.M. Kirova MO R, St. Petersburg, Russia;5Astrakhan State University, Joint laboratory for the study of the role of apoptosis, Astrakhan; 6 Federal State budgetary Educational Institution of Higher Education St. Petersburg State Paediatric Medical University, St. Petersburg, Russia1
Almazov National Medical Research Centre, St.Petersburg, Russia

e-mail: zabrjulia@yandex.ru

Many conceptual aspects of the pathogenesis of pharmacoresistant epilepsy (PRE) have not yet been resolved. In recent years, much attention has been paid to the study of the role of neuronal apoptosis in the pathogenesis of PRE. The purpose of this work is a comprehensive study of apoptosis processes in epileptic foci in patients with pharmacoresistant posttraumatic temporal lobe epilepsy. The material for the study was sections of the cortex and the underlying white matter of the brain in the area of the epileptic focus from 20 patients of the rnhi named after prof. Polenova with temporal PRE, received intraoperatively, under the control of corticography. The material for the comparison group was obtained from autopsies of 6 patients without epilepsy. An immunohistochemical (IHC) study was performed with antibodies to caspase-3 (apoptosis effector protein), Western blotting (WB) with the detection of caspase-8 (proapoptotic protein) and Bcl-2 (antiapoptotic protein), electron microscopy to identify cells in apoptosis. If you WB in an epileptic lesion of the temporal lobe of the brain there was marked reduction of antiapoptotic protein Bcl-2, increased level of proapoptotic protein caspase-8. In all cases of IHC, positive nuclear expression of caspase-3 was detected not only in neurons, but also in glial cells of the cortex and white matter of the brain. Electron microscopy revealed a significant number of neurons in the cortex with signs of apoptosis at various stages. Among glial cells, apoptotic changes were observed mainly in oligodendrocytes in the cortex and in the white matter of the brain. Thus, the detected changes in the expression of pro - and antiapoptotic proteins in epileptic foci indicate the role of apoptosis in the pathogenesis of pharmacoresistant epilepsy. The death of glial cells in FRE indicates a violation of neuroglial interactions and, as a result, can cause demyelination and disease progression. The work is supported by RFFI grant N. 20-015-00127

RFFI grant N. 20-015-00127

 

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАРДИОРЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЫ У ЛИЦ С РАЗНЫМ ТИПОМ ГОМЕОСТАТИЧЕСКОЙ ОРГАНИЗАЦИИ

Заварина Л. Б.1, Солтанова Э.И.1
Санкт-Петербургский Государственный Университет, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: univer1724@yandex.ru

     Согласно существующим представлениям, частота сердечных сокращений характеризует уровень функционирования системы кровообращения, а дисперсия сердечного ритма – напряжение систем регулирования ритма сердца. Значительное снижение дисперсии сердечного ритма в период частичной адаптации обусловлено активацией симпатического и ослаблением парасимпатического влияния на синусовый узел сердца и отражает переходный процесс от состояния относительного покоя к рабочему уровню. Для выявления нарушения автономной нервной регуляции применяются различные функциональные тесты. При этом переходные процессы исключаются при проведении спектрального анализа сердечного ритма, который выполняют по двум записям – до функциональной пробы и после, когда переходный процесс от ее воздействия в динамике сердечного ритма считается завершенным. Важное диагностическое значение имеет определение степени аритмии пульса – разности между максимальным и минимальным пульсовыми интервалами в заданном отрезке времени; при помощи этого метода было обнаружено увеличение вариабельности пульса в невесомости. Предполагается, что тип автономной нервной регуляции сердечного ритма является относительно устойчивым показателем, а возможно - и генетически детерминированным. Вместе с тем, большинство авторов, изучающих вариабельность сердечного ритма, сходятся на том, что основным звеном вариабельности являются нервные влияния на сердце, связанные, прежде всего, с дыхательной активностью организма: при нормальных условиях в покое циклическое изменение частоты сердечных сокращений представляет собой наиболее явную реакцию сердечно-сосудистой системы на процесс дыхания. Таким образом, можно предположить, что у людей с разным типом гомеостатической организации характер функциональных изменений в кардиореспираторной системе при адаптивно-приспособительной деятельности может различаться. В связи с этим целью настоящего исследования  была оценка показателей кардиореспираторной системы  у лиц с разным типом гомеостатической организации.  Изучение функций кардиореспираторной системы  было проведено у 15 человек, практически здоровых на момент обследования.  При исследовании функции внешнего дыхания нами были определены следующие показатели: дыхательный объем, частота дыхания, минутный объем дыхания, максимальная вентиляция легких,  жизненная емкость легких, резервный объем вдоха, резервный объем выдоха, форсированная  жизненная емкость легких, объем форсированного выдоха за первую секунду, время достижения пиковой объемной скорости,  пиковая объемная скорость выдоха, мгновенная объемная скорость на 25%, 50 % и 75 % от форсированной  жизненной емкости легких, средняя объемная скорость в диапазоне  25-75%, индекс Тиффно, индекс Генслера.  Для анализа вариабельности ритма сердца (ВРС) было использовано несколько методов: метод временного анализа (статистические и геометрические методы);  анализ волновой структуры ритма сердца (оценка ритмограммы и спектральный анализ); нелинейные методы анализа ВРС (показатели скаттерограммы); вариационная пульсометрия по Р.М. Баевскому. При определении типа вегетативной регуляции сердечного ритма у обследованных мы использовали следующие границы показателя  LF/HF: величина показателя LF/HF меньше 0,7 – парасимпатотоники (преобладание тонуса парасимпатической регуляции); LF/HF колеблется в пределах 0,7-1,1 – эйтоники (сбалансированное влияние симпатической и парасимпатической систем); LF/HF  больше 1,1 – симпатотоники (преобладание тонуса симпатической регуляции). Для определения гемодинамических  показателей в состоянии покоя и после выполнения функциональных проб регистрировали артериальное давление. В качестве функциональных проб для анализа взаимодействия сердечно-сосудистой и дыхательной систем были использованы проба с навязанным дыханием  и функциональная проба с имитацией ныряния. В результате проведенного исследования нами выявлены различия в показателях кардиореспираторной системы у лиц с разным типом гомеостатической организации.


DETERMINATION OF INDICATORS OF THE CARDIORESPIRATORY SYSTEM IN INDIVIDUALS WITH DIFFERENT TYPES OF HOMEOSTATIC ORGANIZATION

Zavarina L. B.1, Soltanova E.I.1
St Petersburg University, St.Petersburg, Russia

e-mail: univer1724@yandex.ru

 

 

НЫРЯТЕЛЬНЫЙ РЕФЛЕКС: ОТ ЖИВОТНЫХ К ЧЕЛОВЕКУ.

Заварина Л. Б.1, |2
Санкт-Петербургский Государственный Университет, Санкт-Петербург, Россия, |, ,

e-mail: univer1724@yandex.ru

Вадиму Петровичу Галанцеву

посвящается это сообщение

   Вадим Петрович Галанцев работал в Санкт-Петербургском (Ленинградском) государственном университете, был директором Научно-исследовательского института физиологии имени А.А.Ухтомского и руководителем лаборатории системных адаптаций того же института. В этой лаборатории, а также в экспедициях, под его руководством проводилось изучение ныряющих млекопитающих. По результатам исследований В.П.Галанцев опубликовал 2 монографии “Эволюция адаптаций ныряющих животных” и “Адаптация сердечно-сосудистой системы  вторичноводных амниот”, в которых отражены системные приспособления млекопитающих к водной среде обитания.

   Основной отличительной чертой поведения всех водных и полуводных млекопитающих является развитая в той или иной мере способность к нырянию. В зависимости от уровня специализации продолжительность ныряния и глубина погружения у них существенно различаются. Наиболее специализированные ныряющие млекопитающие – это многие китообразные и ластоногие. У них большая продолжительность ныряния, они способны при погружении достигать значительных глубин. У мелких китообразных (дельфинов) в большинстве случаев продолжительность ныряния гораздо меньше, чем у крупных китов. Если сравнивать максимально возможные сроки пребывания под водой ныряющих млекопитающих и представителей наземных видов, то у последних - это время заметно ниже. Например, нетренированный человек может пробыть под водой не больше 1 минуты; в то же время ловцы жемчуга и собиратели губок могут погружаться под воду на срок до 4 минут. Продолжительное ныряние водных животных обеспечивается различными физиологическими механизмами. При погружении в воду у них прекращается легочное дыхание, что должно было бы приводить к нарушению энергетического метаболизма; однако этого не происходит, поскольку в процессе эволюции сформировался комплекс приспособлений, позволяющий вторичноводным животным переносить пребывание под водой без ущерба для жизнедеятельности.   По мнению В.П. Галанцева эволюционные адаптации затрагивают главным образом дыхательную и сердечно-сосудистую системы. У вторичноводных млекопитающих произошли значительные изменения в строении дыхательной системы, что выражается в уменьшении длины дыхательных путей, надежном разделении дыхательных и пищеварительных путей вследствие изменений в строении гортани и глотки, увеличении дыхательной поверхности легких, более обильной васкуляризации легочной ткани, установлении аритмичного дыхания с его длительной задержкой и ряде других приспособлений. У всех китообразных и ластоногих, в отличие от наземных видов, отмечается очень энергичный и кратковременный дыхательный акт “выдох – вдох”. Объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха по отношению к массе тела у многих ныряющих млекопитающих значительно больше, чем у человека и ряда наземных животных.  Легкие высокоспециализированных ныряльщиков почти полностью опустошаются при выдохе, тогда как у человека при выдохе в легких остается 1/3 использованного воздуха. Для ныряющих млекопитающих типична высокая степень утилизации кислорода выдыхаемого воздуха. Это обеспечивается целым рядом особенностей: большой диффузионной поверхностью легких, длительными дыхательными паузами, высоким парциальным давлением кислорода в альвеолах, большим объемом циркулирующей крови. Содержание углекислого газа в выдыхаемом воздухе у крупных ныряющих животных обычно вдвое выше, чем у человека, а кислорода - значительно ниже. Кроме того дыхательный центр вторичноводных животных, по сравнению с человеком, менее чувствителен к накоплению углекислого газа в организме.

    Процессы адаптации являются одним из фундаментальных свойств живого организма. Их сущность заключается в самосохранении функционального состояния биосистемы в условиях среды за счет перестройки взаимодействия уровней информации, энергии и структуры.  Водоплавающие животные реагируют на процесс погружения под воду (ныряние) выраженной рефлекторной брадикардией и вазоконстрикцией во всех системных органах, за исключением головного мозга и сердца. Такая реакция позволяет продлить пребывание под водой за счет уменьшения потребления кислорода и направления кровотока преимущественно в самые важные органы. Сходный, хотя и менее выраженный, рефлекс ныряльщика может быть получен у человека путем простого погружения лица в холодную воду (имитация ныряния), что позволяет изучать нырятельную реакцию человека в лабораторных условиях, используя психофизиологические, электрофизиологические, биохимические и генетические методы исследования.

Грант РГНФ 99-06-00054а

Изменения ЭКГ ныряющих млекопитающих и человека при погружении в воду: 1 - выхухоль, 2 - ондатра; 3 - нутрия; 4 - норка американская; 5 - калан; 6, 7 - человек.


DIVING REFLEX: FROM ANIMALS TO HUMAN

Zavarina L. B.1, |2
St Petersburg University, St.Petersburg, Russia, |, ,

e-mail: univer1724@yandex.ru

 

 

СВЕТОВАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ В ГЛАЗАХ КРЕВЕТОК MYSIS RELICTA (MYSIDACEA).

Зак П. П.1, Островский М.А.2, Сережникова Н.Б.3, Линдстром М.4, Вилианен М.5, Доннер К.5
, , , Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, Москва, Российская Федерация, Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М.Сеченова МЗ РФ, Москва, Российская Федерация, Тварминненская зоологическая станция Хельсинского Университета, Ханко, Тварминнен, Финляндия, Биоцентр Хельсинского Университета, Хельсинки, Финляндия, Биоцентр Хельсинского Университета, Хельсинки, Биоцентр Хельсинского Университета

e-mail: pavelzak@mail.ru

Введение. Креветки Mysis relicta финского озера Пааярви представляют значительный интерес для эволюционной биологии, как возможный пример дивергентного формирования нового биологического вида [Donner K., Zak P., Viljanen M. et al. 2016]. В глазах этой глубоководной эндемичной популяции преобладают красно-чувствительные зрительные клетки со зрительным пигментом Р560 нм, в отличие от других популяций M.relicta с зелено-чувствительными клетками – Р530 нм. Расселение единого вида M.relicta по разным водоемам Скандинавии произошло всего лишь 10 тысяч лет назад при таянии Скандинавского ледникового щита. В дополнении к зрительным пигментам, глаза  M.relicta содержат желто-коричневые оммохромы – ксантомматины, защищающие фоторецепторные мембраны рабдомов от светового повреждения в фототоксичной синей области спектра. При этом, глубоководная популяция M.relicta  озера Пааярви наиболее уязвима к световому повреждению фоторецепторных мембран. В настоящей работе определена конкретная локализация светоэкранирующих пигментов в глазах M.relicta озера Пааярви и M.relicta Финского залива.

Методы. Креветки содержались в аквариальном помещении Тварминненской Зоологической Станции в условиях глубокой темновой адаптации при температуре 5оС. Было использовано  по 10 креветок каждой из  2-х исследованных популяций M.relicta. Исследование глаз M. relicta было проведено методами световой и электронной микроскопии. Применялся стандартный гистологический протокол глутар-формальдегидной фиксации с последующей заливкой в смесь эпоксидных смол. Приготавливались сагиттальные срезы по центральной оси глаза, позволяющие  просматривать структуру отдельных омматидиев от роговицы до базальной мембраны, подстилающей сетчатку (см. Рис). Световая микроскопия выполнялась на полутонких не окрашенных эпоновых срезах с толщиной 1-2 мкм. Для электронной микроскопии использовали ультратонкие срезы с толщиной 100 нм.

Результаты. Общая микроскопическая картина клеточной анатомии глаз обеих популяций M.relicta соответствовала известной для других видов Мизид [Hallberg, 1977]. Согласно нашим данным световой микроскопии, желто-коричневые (ксантомматиновые) светозащитные гранулы, локализованы в цитоплазме пигментных клеток, окружающих боковые стенки  фоторецепторного рабдома и в пространстве под слоем рабдомов. При этом, центральный оптический тракт омматидия и общее оптическое пространство (“clear zone”) от роговицы до слоя фоторецепторных рабдомов, необходимые для зрительного восприятия,  являются бесцветными и оптически прозрачными в видимой части спектра. Таким образом, ослабление синего света и защита фоторецепторных мембран от фотоповреждения достигается за счет многократного поглощения света гофрироваными «стенками» рабдомов, а также в тапетуме, подстилающем слой рабдомов (т.н. латеральная светофильтрация). Существенно, что у Crustacea гранулы проксимальных пигментных клеток, окружающих дистальную половину рабдомов, способны менять степень светоэкранировки за счет светоадаптационных ретиномоторных перемещений. Согласно визуальной оценке электронно-микроскопических фотографий, численность ксантомматиновых гранул в проксимальных пигментных клетках креветок озера Пааярви оказывается в 1,5-2 раза выше, чем у креветок Финского залива. Найдено, что гранулы клеток тапетума, расположенного под базальной мембраной являются электронно-прозрачными в отличие от электронно-плотных ксантомматиновых гранул пигментных клеток.

Выводы. Микроскопическая анатомия глаз M.relicta аналогична анатомии глаза других видов мизид. Судя по визуальной оценке, у глубоководных креветок озера Пааярви численность светоэкранирующих гранул на 30%-50% выше, чем у креветок Финского залива.

Грант РФФИ №18-54-11002

Сагиттальный срез глаза Mysis relicta. C – cornea; cc – cristaline cones; dp – distal pigment; rc, cz – retinular cells, clear zone; rh - rhabdomes; pp – proximal pigment; rpc – reflecting pigment cells; lg – lamina ganglionaris; em – external medulla; im – internal medulla; mt - medulla terminalis.

 

 

ИЗМЕНЕНИЕ С ВОЗРАСТОМ ЭФФЕКТОВ ФОТОСТИМУЛЯЦИИ У ДЕТЕЙ, ПРОЖИВАЮЩИХ В ЗАПОЛЯРНОМ И ПРИПОЛЯРНОМ РЕГИОНАХ РФ.

Зарипов К. А.1,2, Нагорнова Ж.В.3
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, студент СЗГМУ им. И.И. Мечникова, Санкт-Петербург, Россия, ИЭФБ РАН, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: zaripovkarim@gmail.com

Изучение закономерностей развития организма ребенка и выявление механизмов, которые обеспечивают приспособительный характер развития на разных этапах онтогенеза, необходимо для решения проблем охраны здоровья детей и подростков, проживающих в неблагоприятных условиях (Новиков, Сороко, 2017). Целью работы была оценка эффектов фотостимуляции и сравнение особенностей усвоения ритмов детьми разных возрастов, проживающих в северных регионах РФ. В исследовании принимали участие школьники 4-11 классов (10 - 17 лет), проживающие в поселках Мурманской (n=60) и Архангельской (n=49) областей. ЭЭГ регистрировали монополярно (объединенный ушной электрод) c использованием электроэнцефалографов Мицар-202 (ООО Мицар, Спб), Энцефалан-131-03 (Медиком, Таганрог). ЭЭГ регистрировали в состояниях покоя (закрытые глаза) 3 минуты и в условиях ритмической фотостимуляции белым светом в полосе частот от 3Гц до 27Гц. Время импульсации каждой частоты 10-15с, интервал 5с. Анализировали изменения мощности ЭЭГ в узких частотных диапазонах, равных и кратных частотам стимуляции. Оценка возрастных изменений проводилась при помощи линейного регресионного анализа. Было выявлено снижение мощности с возрастом низких частот (3, 5, 7 Гц) в обеих группах испытуемых как в фоновом состоянии, так и при фотостимуляции. В обеих группах также не было выявлено снижения мощности высокочастотных гармоник (14, 15Гц) с возрастом. На основании полученных данных можно говорить о сходных возрастных изменениях у детей, проживающих в рассмотренных северных климатогеографических регионах. Однако наблюдаются некоторые особенности реакции на фотостимуляцию — при стимуляции 7 Гц в группе детей из Приполярного региона в отличие от Заполярного региона — не наблюдается снижения мощности в диапазоне 10-11Гц с возрастом (диапазон альфа-ритма), что может свидетельствовать о различиях реакции десинхронизации основного ритма при стимуляции различными частотами у детей из разных регионов. Данный факт требует дальнейшего исследования и интерпретации.

Гос задание AAA-A18-118012290142-9

 

 

ОСОБЕННОСТИ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ АСТРОЦИТАРНЫХ БЕЛКОВ И МЕТАБОТРОПНЫХ РЕЦЕПТОРОВ ГЛУТАМАТА В МОЗГЕ КРЫС В МОДЕЛИ ФЕБРИЛЬНЫХ СУДОРОГ

Захарова М. В.1, Коваленко А.А.1, Шварц А.П.1, Зубарева О.Е.1, Зайцев А.В.1
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: zaharova-masha@yandex.ru

Фебрильные судороги являются наиболее распространенными типами судорог у детей. Около 30% ФС связаны с развитием неспровоцированных припадков в более позднем возрасте, в частности с формированием эпилепсии височной доли.

В последние годы активно обсуждается возможная роль глия-нейрональных взаимодействий в патогенезе эпилепсии и формировании постсудорожных неврологических нарушений. Эти исследования проводятся в рамках гипотезы трехсоставного синапса, в составе которого наряду с пресинаптическим и постсинаптическим нейроном рассматриваются астроциты, регулирующие синаптическую передачу.

Целью работы явилось изучение изменений экспрессии генов астроцитарных белков и метаботропных рецепторов глутамата в клетках структур мозга крыс после фебрильных судорог.

Для индукции судорог 10-11-дневных крысят нагревали теплым воздухом до повышения их ректальной температуры до 42 ℃. В экспериментальную группу отбирали крысят, у которых в течение 30 минут развивались тонико-клонические судороги. В качестве контролей брали интактных крысят и крысят, которых на полчаса изолировали от матери. Анализ экспрессии генов астроцитарных белков (Slc1a2, Gfap, Itpr2) и метаботропных рецепторов глутамата первой (Grm1Grm- опосредуют усиление активности NMDA-рецепторов глутамата и процессов эксайтотоксичности) и второй (Grm3 - оказывает противоположное действие) групп проводили методом ОТ-ПЦР в реальном времени в клетках дорзальном  и вентральном гиппокампе на 14 и 21 сутки жизни.

После ФС изменения (снижение экспрессии генов Slc1a2, Gfap, Itpr2, Grm1Grm5) более выражены в дорзальном гиппокампе, кроме того, у экспериментальных крыс наблюдалось нарушение возрастной динамики экспрессии генов Slc1a2 и Gfap.

Таким образом, фебрильные судороги приводят к изменению экспрессии генов астроцитарных белков и метаботропных рецепторов глутамата первой группы. Характер выявленных изменений может отражать запуск защитных механизмов, связанных со снижением кальциевого сигналинга в астроглиальных клетках.

Грант РФФИ 17-00-00408 КОМФИ


CHANGES IN THE EXPRESSION OF ASTROCYTE PROTEINS AND METABOTROPIC GLUTAMATE RECEPTORS GENES IN THE RAT BRAIN AFTER FEBRILE SEIZURES

Zakharova M. V.1, Kovalenko A.A.1, Schwarz A.P.1, Zubareva O.E.1, Zaitsev A.V.1
Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia

e-mail: zaharova-masha@yandex.ru

 

 

Гипоксическое посткондиционирование в экспериментальных моделях депрессии и посттравматического стрессового расстройства у крыс

Зенько М. Ю.1, |2
ФГБУН Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург, Россия, |, ,

e-mail: zenkomichail@mail.ru

Депрессивное (рекуррентное, дистимическое или депрессивно-тревожное, МКБ11) и посттравматическое стрессовое (ПТСР) расстройства являются распространенной группой психических заболеваний, развитие которых у человека и в моделях на животных сопровождается нарушением регуляции гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной системы (ГГАС). Существующая эффективность фармакотерапии депрессии и ПТСР остается низкой. Одним из новых способов коррекции поведенческих пострессорных нарушений является посткондиционирование (ПостК) умеренной гипобарической гипоксией. Цель работы состояла в оценке эффективности гипоксического ПостК в экспериментальных моделях ПТСР «стресс-рестресс» и депрессии «выученная беспомощность» (ВБ) у крыс, а также анализе возможных нейроэндокринных механизмов его стресс-протективного действия. Эксперименты выполнены на 96 лабораторных крысах-самцах линии Вистар из ресурсов ЦКП «Биоколлекция ИФ РАН» с массой тела 200–250 г. Для индукции экспериментального аналога ПТСР у крыс была использована модель «травматический стресс/умеренный рестресс»; депрессии – классическая модель ВБ с электрокожной стимуляцией (1 мА). С целью коррекции пострессорных патологий применяли гипоксическое ПостК путем трехкратной экспозиции умеренной гипобарической гипоксии (360 мм рт. ст., 2 ч). Развитие патологии и эффективность ПостК оценивали методами «приподнятый крестообразный лабиринт» и «открытое поле». Был определен уровень кортикостерона в крови крыс: повышенный и пониженный уровни в плазме при ВБ и ПТСР соответственно. С использованием ингибитора синтеза глюкокортикоидов, метирапона (30 мг/кг, в.б., Merck), были выявлены глюкокортикоид-зависимые пути развития данных патологий и их вклад в стресс-протективное действие гипобарического ПостК: блокада сверхвыброса глюкокортикоидов метирапоном, вводимым за 30 минут до травматического стресса в модели ПТСР, предотвращала развитие посттравматической патологии, но подобное введение метирапона не влияло на развитие депрессивноподобного состояния модели ВБ. Гипоксическое ПостК эффективно предотвращало развитие экспериментальных ПТСР и ВБ по результатам поведенческих тестов, в то время как сочетанное применение метирапона и ПостК таким эффектом не обладало. Иммуногистохимическое исследование глюкокортикоидных рецепторов (ГР) в экстрагипоталамических структурах мозга крыс модели ВБ показало достоверное снижение количества интенсивных ГР-иммунопозитивных клеток в зоне СА1 гиппокампа на 10 сутки, применение ПостК в свою очередь достоверно повышало экспрессию ГР в данной зоне.  Полученные в экспериментах данные указывают на то, что стрессорный выброс глюкокортикоидных гормонов, по-видимому, вовлекается в формирование патологии в модели ПТСР, но не ВБ у крыс, несмотря на то, что последняя сопровождается гиперфункцией ГГАС. А вызываемая гипобарическим ПостК коррекция поведенческих и нейроэндокринных нарушений в этих моделях требует вовлечения эффекта глюкокортикоидных гормонов.

Грант РФФИ № 19-015-00336

 

 

Роль TRPV1 в нитрергической регуляции адаптивной гастропротекции

Золотарев В. А.1, |2
ФГБУН Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург, Россия, |, ,

e-mail: zolotarevva@infran.ru

Действие кислоты на слизистую оболочку желудка (СОЖ) запускает реакции адаптивной гастропротекции, включая секрецию бикарбонатов и увеличение кровотока в подслизистом слое. Основной молекулярный сенсор протонов, ванилоидный рецептор 1-го типа (TRPV1), экспрессируются в подслизистом слое в плазматической мембране капсаицин-чувствительных афферентных нервных окончаний (КЧН).

Исследование на наркотизированных крысах, в котором желудочная продукция  HCO3- рассчитывалась на основе измеренных в полостном перфузате значений pH/PCO2, а объемный кровоток в стенке органа регистрировался с помощью лазерной допплеровской флоуметрии, показало, что деструкция КЧН капсаицином полностью подавляла удельную продукцию HCO3-, вызванную искусственным увеличением полостной кислотности, а также сокращала объемный кровоток в стенке органа. В то же время блокада TRPV1 при инфузии капсазепина (КПЗП) парадоксальным образом не влияла на вызванную ирритацией секрецию  HCO3-.

В условиях ирритации СОЖ неселективная блокада с помощью NG-нитро-L-аргинина обеих изоформ конститутивной синтазы оксида азота (нейрональной, nNOS, и эндотелиальной, eNOS) приводила к увеличению продукции HCO3-, но снижала объемный кровоток. Обе эти реакции подавлялись в присутствии блокатора TRPV1 капсазепина. Селективная блокада nNOS с помощью 7-нитроиндазола (7-NI) угнетала секрецию HCO3- и ослабляла кровоток в стенке органа. Действие 7-NI не зависело от блокады TRPV1. Таким образом, активация обеих изоформ NOS при увеличении полостной кислотности в желудке происходит вследствие возбуждения КЧН. При этом TRPV1 было достаточно для стимуляции eNOS, что приводило к ослаблению транспорта HCO3- на поверхность СОЖ, а стимуляция nNOS, усиливающая секрецию HCO3-, не связана с TRPV1.

Программа фундаментальных научных исследований государственных академий на 2014-2020 годы (ГП-14, раздел 64)

 

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ ИШЕМИИ/РЕПЕРФУЗИИ ГОЛОВНОГО МОЗГА И ПОДХОДЫ К НЕЙРОПРОТЕКЦИИ

Зорина И. И.1, Баюнова Л.В.1, Захарова И.О.1, Аврова Н.Ф.1, Шпаков А.О.1
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: zorina.inna.spb@gmail.com

Ишемия-реперфузия (ИР) представляет собой патологический процесс, объединяющий ограничение кровотока органа с последующим его восстановлением в ходе перфузии и возобновлением оксигенации. К настоящему моменту разработано множество экспериментальных подходов, позволяющих смоделировать в той или иной мере патогенез ИР головного мозга, как in vitro, так и in vivo. В исследованиях in vitro используются различные клеточные модели, в том числе первичные культуры нейронов мозга и переживающие срезы мозга. Ишемия при этом чаще всего создается посредством депривации глюкозы и/или кислорода. Модели на животных делятся на фокальные, при которых происходит нарушение мозгового кровообращения в отдельном, ограниченном участке мозга, и глобальные, которые возникают при нарушении снабжения кровью всего мозга. Глобальная ишемия в основном моделируется пережатием двух или четырех сосудов и при сердечном приступе. Модели фокальной ишемии головного мозга разработаны для моделирования закупорки основных мозговых артерий. Окклюзию технически проводят с помощью наложения лигатуры или введения филамента, электрической коагуляцией, введением аутологичного или гетерологичного «сгустка крови», фототромбозом. Среди фармакологических подходов к нейропротекции при ИР можно выделить интраназальное введение инсулина, которое хорошо зарекомендовало себя при терапии нейродегенеративных заболеваний. Нами показано, что интраназальное введение инсулина крысам, подвергнутым затем двухсосудистой ИР мозга, снижает накопление продуктов перекисного окисления липидов, повышает экспрессию гена антиапоптотического белка Bcl-2 и нормализует соотношение Bax/Bcl-2, препятствует снижению как активности Na+/K+-АТФазы, так и экспрессии ее каталитических субъединиц α2 и α3 в коре мозга, что свидетельствует в пользу антиоксидантного и нейропротекторного эффектов инсулина in vivo

Работа выполнена при поддержке РФФИ (№ 18-315-00285) и государственного задания (программа № АААА-А18-118012290427-7).


EXPERIMENTAL MODELS OF BRAIN ISCHEMIA AND REPERFUSION AND APPROACHES TO NEUROPROTECTION

Zorina I. I.1, Bayunova L.V.1, Zakharova I.O.1, Avrova N.F.1, Shpakov A.O.1
Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia

e-mail: zorina.inna.spb@gmail.com

 

 

Введение бактериального липополисахарида в раннем возрасте влияет на функциональную активность глутаматергической системы мозга в подростковом и взрослом возрасте

Зубарева О. Е.1, Карепанов А.А.,1, Никитина В.А.1, Постникова Е.Ю.1, Грифлюк А.В.1, Васильев Д.С.1
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: olga.zubareva@iephb.ru

Введение. Инфекции в детском возрасте играют важную роль в патогенезе когнитивных и психоэмоциональных расстройств. Одним из возможных механизмов этих нарушений является изменение функциональных свойств NMDA и AMPA глутаматных рецепторов.

Методы. Мы исследовали последствия курсового введения крысам бактериального липополисахарида (ЛПС) в течение третьей недели жизни. Этот период является критическим для созревания NMDA и AMPA глутаматных рецепторов. В подростковом и взрослом возрасте изучали экспрессию субъединиц NMDA (GluN1, GluN2A, GluN2B) и AMPA (GluA1, GluA2) глутаматных рецепторов методами Вестерн-блоттинга и ПЦР в реальном времени, показатели долговременной синаптической потенциации и глутамат-зависимых форм поведения (тесты Открытое поле, Приподнятый крестообразный лабиринт, Водный лабиринт Морриса).

Результаты. В подростковом возрасте мы выявили существенное снижение экспрессии субъединиц GluN2B в гиппокампе (мРНК и белка).  Умеренные изменения были также обнаружены в экспрессии мРНК GluN1, GluN2A и GluA1.  У крыс, которым вводили ЛПС, наблюдалась пониженная исследовательская и двигательная активность в Открытом поле и нарушение обучения в Водном лабиринте Морриса. Поведенческие нарушения сопровождались значительным нарушением долговременной потенциации в клетках гиппокампа.

Через 3 месяца после введений ЛПС выявлено усиление экспрессии генов  GluN2B, GluA1, GluA2 в вентральном гиппокампе и гена GluA1 в дорзальном гиппокампе. Эти изменения сопровождаются нарушением исследовательского поведения в тесте Открытое поле и снижением уровня тревожности в Приподнятом крестообразном лабиринте.

Выводы. Наши данные показывают, что введение ЛПС в критический период созревания возбуждающих синапсов изменяет экспрессию генов ионотропных глутаматных рецепторов, нарушает синаптическую пластичность и поведение.

Грант РФФИ 17-04-02116

 

 

Роль ремоделирования N-кадгерина в синаптической пластичности

Иванова В.П.1, |2
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, |, ,

e-mail: valet@iephb.ru

Структурные изменения в синапсах определяются ремоделированием как адгезионных молекул, так и компонентов ВКМ. Синаптическое ремоделирование включает не только активацию специфических протеаз, индуцирующих процесс ограниченного протеолиза адгезионных белков, но и высвобождение полипептидов, регулирующих активность нейронов. Существенную роль в структурировании мембран пре- и постсинаптических нейронов  играют гликопротеиды N-кадгерины, которые поддерживают адгезию через гомофильное взаимодействие кадгеринов в синаптической щели. Кадгерины создают стабильность структуры нервной ткани и поддерживают ее сигнальные пути. N-Кадгерины содержат необходимый для адгезии внеклеточный домен, содержащий 5 кадгериноподобных эктодоменов, короткий трансмембранный домен и консервативный С-концевой внутриклеточный домен, связанный с актиновыми филаментами через β-катенин и p120-катенин. В протеолизе N-кадгеринов участвуют матриксные металлопротеиназы (ММП) – ADAM10 и MT5-MMP, секретируемые нейронами и/или глиальными клетками. Указанные ММП отщепляют эктодомен, а γ-секретаза катализирует выделение внутриклеточного домена в клетке. Показано, что активация NMDA-рецепторов в нейронах приводит к активации ADAM10 и γ-секретазы. Высвобождение внутриклеточного домена способствует деградации SREB-связывающего белка, регулирующего транскрипцию генов, активируемых стрессом. Протеолиз N-кадгерина приводит к транслокации β-катенина из примембранной зоны в ядро, где последний включается в процессы активации генов, регулирующих пролиферацию нейрональных стволовых клеток, дифференцировку нейронов и синаптогенез. В глутаматергических синапсах нейропептид PACAP38 через сигнальный каскад ADAM10-N-кадгерин-рецептор-AMPA участвует в регуляции мембранных преобразований в синапсах. Модуляция ММП как содержания и состава адгезионных белков, так и скорости включения или высвобождения кадгерин-связанных белков (β-катенина и др.) является одним из возможных механизмов, обеспечивающих морфологическую и функциональную синаптическую пластичность.

Гос. задание (№ гос. регистрации АААА-А18-118012290371-3).


THE ROLE OF N-CADHERIN REMODELING IN SYNAPTIC PLASTICITY

Ivanova V.P.1, |2
Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia, |, ,

e-mail: valet@iephb.ru

 

 

КЛЕТКИ КРОВИ МИНОГИ РЕЧНОЙ LAMPETRA FLUVIATILIS КАК ВОЗМОЖНАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ СТАРЕНИЯ И ГИБЕЛИ КЛЕТОК НА ОРГАНИЗМЕННОМ И КЛЕТОЧНОМ УРОВНЯХ

Иванова Т. И.1, Суфиева Д.А.2, Никифоров А.А.2
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова Российской академии наук, Санкт-Петербург, Российская Федерация

e-mail: itilampetra_fl@mail.ru

По ряду морфофункциональных параметров кровь можно рассматривать как своеобразную, способную к самовозобновлению непосредственно в организме, культуру клеток - модель, позволяющую изучать, происходящие в клетках, тканях и организме механизмы и процессы. Например, изучать, механизмы старения и пути гибели клеток, одной из причин которых является метаболическая депрессия. Механизмы, приводящие клетки к гибели, как правило, изучаются на культурах трансформированных, утративших видовую и тканевую специфичность клетках, что увеличивает длительность адаптации экспериментальных данных применительно к типичным клеткам, тканям и целому организму. Клетки крови низших позвоночных, миног Lampetra fluviatlis, претерпевающих в естественных условиях длительное преднерестовое голодание, и гибель после нереста, возможно, могут служить адекватной моделью для изучения механизмов старения и путей гибели клеток. Но данные о патоморфологических изменениях клеток крови, возникающих в результате метаболической депрессии немногочисленны, а сведения о клеточном составе крови миног противоречивы. То есть отсутствуют однозначные данные о морфологии возможной модели. Поэтому у миноги речной, нами был изучен и определён видовой состав клеток крови, и определён характер их морфофункциональных изменений, возникающих в ответ на возрастающую по мере приближения нереста метаболическую депрессию. На мазках периферической крови, окрашенных методом Романовского-Гимза, нескольких популяций миноги речной, были выявлены:1. Общность клеточного состава их крови, и крови эволюционно более высокоорганизованных позвоночных. 2.Характер и динамика морфофункциональных изменений клеток крови миноги речной усиливались по мере приближения нереста. - Они были связаны с исчерпанием запасов экзогенных метаболитов морского нагульного периода, что согласуется с изменениями, возникающими в крови более высокоорганизованных позвоночных, в ответ на воздействия различных негативных факторов. Это позволяет рассматривать кровь миног в качестве экспериментальной модели при исследованиях влияния метаболической депрессии на клеточном и организменном уровнях.

Государственное задание ФАНО России № АААА-А18-118012290371-3

 

 

Поиск локализации магнитного рецептора у птиц: использование локального приложения осциллирующих магнитных полей

Кавокин К. В.1,2, Бояринова Ю.Г.1, Пахомов А.Ф.3, Чербунин Р.В.1, Анашина А.Д.3, Чернецов Н.С.4
Санкт-Петербургский Государственный Университет, Санкт-Петербург, Россия, ИЭФБ им. И.М.Сеченова, Санкт-Петербург, Россия, Биостанция "Рыбачий" ЗИН РАН, Калининградская обл., Россия, ЗИН РАН, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: kkavokin@gmail.com

Ранее нами было выявлено, что садовые славки (Sylvia borin) не способны ориентироваться в условиях слабых переменных магнитных полей.  Эксперименты показали, что переменное магнитное поле с амплитудой >2.5 нТл нарушает работу магнитного компаса садовых славок (при  частоте переменного поля 1.403 МГц). Установленная величина порога дезориентации славок в переменных магнитных полях позволила поставить поведенческие эксперименты по локализации местоположения компасного магниторецептора в организме птицы. Мы разработали устройство, состоящее из минигенератора и миникатушки, с помощью которых можно генерировать и прикладывать слабое осцилирующее магнитное поле (ОМП) амплитудой выше пороговой локально к тем областям, где с наибольшей вероятностью может располагаться магниторецептор (сетчатка глаз, надклювье, внутреннее ухо) В ходе данного исследование мы выполнили эксперименты по приложению ОМП (5 нТл) к верхней части головы птицы с захватом обоих глаз, при этом амплитуда ОМП в области надклювья и внутреннего уха была ниже пороговой. Эксперименты проводились на молодых садовых славках, отловленных во время осенней миграции, на Куршской косе на биостанции Рыбачий ЗИН РАН.  Результат оказался совершенно неожиданным: птицы с локальным приложением ОМП к области глаз (сетчатки) показывали свойственное для этого вида в осенний период направление перемещений в круговых аренах. Однако птицы, тестируемые в круговых аренах, целиком помещенные в ОМП с амплитудой 5 нТл (в катушки диаметром 0,75 м), были дезориентированы. Т.о., локальное приложение ОМП в области глаза выше пороговых значений поля (5 нТл, 1.403 МГц), нарушающих ориентацию садовых славок, не приводило к дезориентации птиц в нашем эксперименте. Эти результаты показывают, что эффект дезориентации птиц в ОМП не связан с магниторецептором, наличие которого предполагается в сетчатке глаза.

В данном докладе мы планируем также представить первые результаты экспериментов по локальному приложению ОМП к области внутреннего уха.

 

Грант РНФ 16-14-10159


The search for the localization of magnetoreceptors in birds using the local application of oscillating magnetic fields

Kavokin K. V.1,2, Kavokin K.V.3, Bojarinova J.3, Pakhomov A4, Cherbunin R3, Anashina A4Chernetsov N5,
St Petersburg University, St.Petersburg, Russia, IEFB them. I.M.Sechenov, St.Petersburg, Russia, Saint-Petersburg State University, St.Petersburg, Russia, Saint-Petersburg State University, |, , Biostation "Rybachii", | Russia, , Biostation "Rybachii", |, , Zoological Institute RAS, St.Petersburg, Russia

e-mail: kkavokin@gmail.com

RSF grant 16-14-10159

 

 

ВЛИЯНИЕ РЕКОМБИНАНТНОГО FGF21 НА ПОКАЗАТЕЛИ УГЛЕВОДНО-ЖИРОВОГО ОБМЕНА У ОВАРИЭКТОМИРОВАННЫХ САМОК МЫШЕЙ.

Казанцева А. Ю.1, Яковлева Т.В.1, Бажан Н.М.1, Крикливая Н.П.1, Макарова Е.Н.1
ИЦиГ СО РАН, Новосибирск, Россия

e-mail: antonyna@yandex.ru

У женщин в период постменопаузы повышается риск развития метаболического синдрома и диабета 2 типа. Для коррекции этих нарушений используют заместительную гормональную терапию, основными препаратами для которой являются эстрогены. Однако такая терапия имеет ряд негативных побочных эффектов. В настоящее время ведется активный поиск новых препаратов, способных нормализовать метаболические нарушения, вызванные снижением уровня эстрогенов у женщин после менопаузы. Фактор роста фибробластов 21 (FGF21), синтезируемый в печени, участвует в регуляции метаболизма. Его нормализующее действие на углеводно-жировой обмен показано на различных моделях ожирения. Неизвестно, может ли FGF21 ингибировать развитие метаболического синдрома, вызванного дефицитом эстрогена у женщин. Овариэктомированных (ОЭ) самок мышей можно рассматривать как модель сниженного уровня эстрадиола у женщин во время постменопаузы. Целью исследования было изучение действия рекомбинантного FGF21 на развитие метаболического синдрома у ОЭ мышей линии C57Bl/6J.

ОЭ самки мышей с развитым ожирением получали ежедневные инъекции FGF21 (1 мкг/г массы тела) в течение 7 дней. В ходе эксперимента оценивали вес тела и запасы жира в организме. В конце эксперимента проводили глюкозотолерантный тест, определяли уровни в крови адипонектина, инсулина, глюкозы, триглицеридов, СЖК, холестерина.

FGF21 не влиял на вес тела, массу жира, на уровень исследуемых гормонов и метаболитов в крови. Однако глюкозотолерантный тест показал повышение толерантности к глюкозе у мышей, получавших инъекции FGF21 в течение 7 дней. Таким образом, наши результаты показали, что FGF21 не снижает массу тела и жира, но тем не менее оказывает нормализующее действие на углеводно-жировой обмен у самок мышей с дефицитом эстрогена. Полученные результаты позволяют рассматривать FGF21 как потенциальный регулятор для коррекции метаболического синдрома, вызванного недостатком эстрогена у самок мышей.

грант РНФ № 17-15-01036-П.

 

 

Пигментация пинеальной железы хищных млекопитающих семейства Canidae: влияние возраста и экзогенного мелатонина

Калинина С. Н.1,2, Илюха В.А.3, Окулова И.И.4
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр «Карельский научный центр Российской академии наук» (КарНЦ РАН), Петрозаводск, Россия, Петрозаводский государственный университет, Петрозаводск, Россия, Институт биологии - обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра «Карельский научный центр Российской академии наук, Петрозаводск, Россия, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт охотничьего хозяйства и звероводства им. проф. Б.М.Житкова, Киров, Россия

e-mail: cvetnick@yandex.ru

Введение. Меланин способен накапливаться во внутренних органах, в том числе и в пинеальной железе (ПЖ) многих млекопитающих и человека. Этиология накопления пигмента в ПЖ и его физиологическое значение изучены слабо. Целью работы было проанализировать наличие меланина и оценить влияние возраста и экзогенного мелатонина на частоту встречаемости пигментированных ПЖ у трёх видов млекопитающих семейства Псовые – енотовидной собаки, лисицы и песца.

Материалы и методы. В исследовании влияния возраста использовали неполовозрелых (6-8 месяцев) и половозрелых (1.5 – 3.5 лет) самок животных каждого вида. В эксперименте по воздействию мелатонина половозрелым (1.5 – 3.5 лет) самкам животных каждого вида имплантировали препарат мелатонина из расчёта по 6 мг гормона на животное. Визуально оценивали наличие пигментации ПЖ и подсчитывали соотношение пигментированных и непигментированных желёз (в %). Морфологические особенности ПЖ изучали гистологическими методами, срезы окрашивали гематоксилином и эозином, а также по Массону-Фонтана.

Результаты. Наряду с железами обычного светлого цвета зафиксированы также пигментированные, на срезах которых обнаружены массивные скопления округлых тёмно-коричневых гранул меланина разного размера, которые обволакивали ядро и / или заполняли отростки клеток. Не выявлено влияния возраста на частоту встречаемости пигментированных ПЖ у енотовидных собак, у лисиц пигментированные железы обнаружены исключительно у взрослых животных в 21.4% случаев, тогда как у песцов отмечено возрастное снижение показателя с 21.4% до 7.1% (ANOVA, χ2: p˂0.05). Под влиянием мелатонина частота встречаемости пигментированных желёз увеличивалась: с 0 до 15% у енотовидных собак, с 16 до 25% у лисиц и с 7 до 19% у песцов (ANOVA, χ2: p˂0.05).

Выводы. Обнаружена широкая вариабельность степени пигментации ПЖ псовых. На частоту встречаемости пигментированных желёз оказывают влияние видовая принадлежность, возраст и экзогенный мелатонин.

Финансовое обеспечение исследований осуществлялось из средств федерального бюджета на выполнение государственного задания КарНЦ РАН № 0218-2019-0073.

Скопления меланина (стрелка) в пинеальной железе песца. Окраска по Массон-Фонтана.

Clusters of melanin (arrow) in the blue fox's pineal gland. Masson-Fontana stain.


Pigmentation of the pineal gland of carnivorous mammals of the family Canidae: the influence of age and exogenous melatonin

Kalinina S. N.1,2, Ilyukha V.A.3, Okulova I.I.4
Karelian Research Centre Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russia, Petrozavodsk State University, Novosibirsk, Russia, Institute of Biology of the Karelian Research Centre of the Russian Academy of Sciences, Petrozavodsk, Russia, FSBSI prof. B.M. Zhitkov Russian Game Management and Fur Farming Research Institute, Kirov, Russia

e-mail: cvetnick@yandex.ru

Introduction. Melanin can accumulate in internal organs, including the pineal gland (PG) of many mammals and humans. The etiology of pigment accumulation in the PG and its physiological significance are poorly studied. The aim of the study was to analyze the presence of melanin and assess the influence of age and exogenous melatonin on the frequency of pigmented PG in three Canids - raccoon dog, silver fox and blue fox. Materials and methods. In the study of age influence, immature (6-8 months) and sexually mature (1.5 – 3.5 years) female animals of each species were used. In an experiment on the effects of melatonin, sexually mature (1.5 – 3.5 years) female animals of each species were treated with a melatonin (6 mg per animal). The presence of pineal pigmentation was visually assessed and the ratio of pigmented and non-pigmented glands was calculated (in %). Morphological features of the PG were studied by histological methods, sections were stained with hematoxylin and eosin, as well as by Masson-Fontana. Results. Along with the usual light-colored glands, pigmented ones were also recorded, whose sections revealed massive clusters of rounded dark-brown melanin granules of different sizes, which enveloped the nucleus and / or filled the cell processes. No influence of age on the frequency of occurrence of pigmented PG in raccoon dogs was found; in silver foxes pigmented glands were found only in adult animals in 21.4% of cases, while in blue foxes, an age-related decrease was observed from 21.4% to 7.1% (ANOVA, χ2: p˂0. 05). Under the influence of melatonin, the frequency of pigmented glands increased: from 0 to 15% in raccoon dogs, from 16 to 25% in foxes, and from 7 to 19% in Arctic foxes (ANOVA, χ2: p˂0. 05). Conclusions. A wide variation in the degree of pigmentation of the canine PG was found. The frequency of pigmented glands was influenced by species, age, and exogenous melatonin.

The study was carried out under state order (project № 0218-2019-0073).

 

 

ЭКСПРЕССИЯ ЦИТОКИНОВ В ДОЛГОВРЕМЕННОЙ РЕГУЛЯЦИИ ГЛЮКОКОРТИКОИДАМИ АКТИВНОСТИ НОРАДРЕНЕРГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ МОЗГА

Калинина Т. С.1,2, Сухарева Е.В.1, Егорова К.В.1, Булыгина В.В.1, Ланшаков Д.А.1, Дыгало Н.Н.1
ИЦиГ СО РАН, Новосибирск, Россия, НГУ, Новосибирск, Россия

e-mail: kalin@bionet.nsc.ru

Введение. Неблагоприятные события в раннем чувствительном периоде онтогенеза способны перманентно изменить функционирование медиаторных систем мозга и регулируемых ими форм поведения. Многолетними исследованиями нашего коллектива получены доказательства долговременной активации норадренергической системы мозга в результате повышения уровня стрессовых гормонов в конце пренатального и начала постнатального периодов развития.

Результаты. Индукция экспрессии ключевого фермента биосинтеза норадреналина – тирозингидроксилазы сопровождается долговременными изменениями поведения животных в тестах приподнятого крестообразного лабиринта и вынужденного плавания, проявление которых усиливается на фоне предъявления умеренного непредсказуемого двухнедельного стресса. С целью определения вовлечения активности микроглии в долговременное нарушение функции норадренергической системы перинатальными воздействиями, проанализирована экспрессии про- и антивоспалительных цитокинов неонатального мозга на фоне введения синтетического глюкокортикоида – дексаметазона. Установлены различные паттерны снижения экспрессии про- и антивоспалительных цитокинов в области основной локализации перикарионов норадренергических нейронов – стволе головного мозга, сопровождаемые снижением экспрессии маркерного микроглиального белка.

Выводы. Обнаруженные закономерности способны нарушить нейрон-глиальное взаимоотношения в развивающемся мозге и в совокупности с индукцией апоптотических процессов явиться причиной отклонения в функционировании основной модулирующей нейрохимической системы.   

Работа поддержана грантом РФФИ 19-015-00525


EXPRESSION OF CYTOKINES IN LONG-TERM REGULATION OF THE NORADRENERGIC BRAIN SYSTEM BY GLUCOCORTICOIDS

Kalinina T. S.1,2, |3,
Institute of Cytology and Genetics, Novosibirsk, Russia, NSU, Novosibirsk, Russia, |, ,

e-mail: kalin@bionet.nsc.ru

 

 

ИЗМЕНЕНИЕ САЛУРЕЗА ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ИЗБЫТОЧНОМ ПОТРЕБЛЕНИИ ХЛОРИДА НАТРИЯ

Каравашкина Т. А.1, |2
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, |, ,

e-mail: tanajkan@yandex.ru

Почками выводится 95% хлорида натрия (NaCl), потребляемого с пищей. При недостаточном поступлении ионов увеличивается их реабсорбция. При избыточном поступлении NaCl наблюдается задержка ионов Na+ в организме. Транспортные механизмы в почке обладают свойством адаптации. При длительном поступлении избытка солей меняется экспрессия и активность транспортных систем, а также их чувствительность к гуморальным регуляторам. Представляло интерес оценить изменение эффектов диуретиков и агонистов V1а-рецепторов вазопрессина на салурез у крыс при длительном избыточном потреблении NaCl с пищей.

Эксперименты выполнены на самках крыс линии Вистар в возрасте 3-5 мес. Животные получали воду ad libitum и гранулированный корм для грызунов со стандартным (0.4% NaCl) или высоким содержанием соли (4% NaCl).

У животных на высокосолевой диете дезамино-аргин-вазотоцин (дАВТ) и V1а-агонист вызвали усиление экскреции ионов Na+ и Cl- в большей степени, чем у крыс на стандартном корме, а увеличение выведения ионов K+ было одинаковым. После введения фуросемида животным, потреблявшим корм с различным содержанием соли, экскреция ионов Na+ и Cl- увеличилась в равной степени. При этом прирост выведения ионов K+ у крыс был меньше на высокосолевой диете. Инъекция гипотиазида привела к меньшему росту выведения ионов Na+ у крыс, получавших избыток NaCl с пищей, по сравнению с животными на обычном корме.

Полученные данные указывают, что на фоне длительного избыточного потребления NaCl салурез в ответ на введение диуретиков, блокирующих котранспортеры в дистальных отделах нефрона, не меняется или снижается. При действии агонистов вазопрессина, активирующих V1а-рецепторы в том же отделе нефрона, экскреция ионов Na+ и Cl-  усиливается. Таким образом, на фоне высокосолевой диеты повышается чувствительность транспортных систем в почке к регуляции гормонами нейрогипофиза через V1а-рецепторы.

Работа выполнена в рамках государственного задания ИЭФБ РАН.


CHANGES IN SALURESIS WITH PROLONGED EXCESSIVE CONSUMPTION OF SODIUM CHLORIDE

Karavashkina T. A.1, |2
Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia, |, ,

e-mail: tanajkan@yandex.ru

The work was performed as part of the state task of IEPhB RAS.

 

 

ОНТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МОДЕЛИ ГИПЕРАКТИВАЦИИ КЛЕТОК ПУРКИНЬЕ МОЗЖЕЧКА КРЫС.

Карелина Т.В.1, Степаненко Ю.Д.2, Сибаров Д.А.2, Абушик П.А.2, Антонов С.М.2
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, ИЭФБ РАН, Санкт-Петербург, Российская Федерация

e-mail: Karelina_tanja@mail.ru

Мозжечок принимает самое непосредственное участие в общем контроле двигательной активности и моторном обучении. Клетки Пуркинье (КП) являются его главным функциональным элементом. Их дисфункция, выражающаяся в повышении частоты простых спайков (ПС) в паттерне разряда, обнаруживается при различных заболеваниях, связанных с нарушением координации движений и может выявляться раньше нарушений двигательной активности.

Цель работы состояла в создании модели гиперактивации КП мозжечка и проверки ее работоспособности.

Работа выполнена на наркотизированных уретаном крысах линии Вистар двух возрастных групп: молодые (14-15 суток) и взрослые (3-6 месяцев). Поскольку известно, что активность КП регулируется ГАМК-ергическими интернейронами, то для создания модели гиперактивации КП была выдвинута гипотеза о возможности ослабления их тормозного влияния за счет использован габазина (SR 95 531) – избирательного антагониста ГАМКА-рецепторов. В ходе экспериментов оценивали исходную частоту ПС, и ее значение после аппликации габазина на поверхность мозжечка в зоне введения микроэлектрода. После достижения устойчивого гипервозбуждения КП для нивелирования этого эффекта проводили аппликацию позитивного модулятора Ca2+-активируемых К+-каналов малой и средней проводимости NS 309

В группах молодых и взрослых животных было получено увеличение частоты ПС при аппликации SR 95 531. У взрослых крыс оно наступало уже через 25 мин, а у молодых животных позже – лишь через 45 мин после аппликации. Однако у крысят среднее значение частоты ПС после аппликации габазина было в два раза выше исходного, а у взрослых крыс – только на 30%. Применение NS 309 вызвало устранение эффекта гипервозбуждения КП в обеих возрастных группах. Исходное значение частоты ПС у крысят восстанавливалось раньше (через 15-20 мин), чем у взрослых (через 25-30 мин).

Полученные результаты показывают состоятельность предложенной модели гипервозбуждения КП и ее отличия для крыс разных возрастов, которые могут быть связаны с онтогенетическими особенностями морфофункциональных свойств и электрогенезиса КП.

Работа выполнена в рамках государственного задания ИЭФБ РАН

 

 

Возможности использования мемантина для коррекции нарушений поведения, вызванных введением бактериального липополисахарида в раннем возрасте

Карепанов А. А.1, Зубарева О. Е.1, Дёмина А. В.1
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: anton.karepanov1@mail.ru

Согласно «Связанной с развитием» гипотезы формирования психопатологии, инфекционные заболевания, перенесенные в критический период раннего онтогенеза, являются предпосылкой для развития в дальнейшей жизни нервно-психических нарушений. Экспериментальной моделью бактериальных инфекционных заболеваний является введение животным бактериального липополисахарида (ЛПС). При его введении в раннем постнатальном онтогенезе, фиксируются долговременные нарушения поведения. Предполагается, что они могут быть связаны с нарушением функциональной активности глутаматергической системы мозга.

Целью данного исследования является анализ поведения животных, которым совместно с ЛПС вводился антагонист NMDA-глутаматных рецепторов мемантин

Методы. Исследование проводилось на самцах крыс линии Wistar, которым внутрибрюшинно вводили бактериальный ЛПС (50 мкг/кг), ЛПС и мемантин (5 мгкг) либо физ. р-р на 14, 16, 18 сутки жизни. Поведение регистрировали после достижения животными 3-х месячного возраста в тестах: Открытое поле, Приподнятый крестообразный лабиринт, Y-образный лабиринт, тест Порсолта, Fear conditioning.

Результаты. Взрослые крысы, которым вводили ЛПС в течение 3 недели жизни, отличались усилением исследовательского поведения в тесте Открытое поле по показателям пройденной дистанции и времени обследования норок, в то же время, исследовательская активность в Приподнятом крестообразном лабиринте (время выглядывания из закрытых рукавов) снижалась. Введение мемантина совместно с ЛПС предотвращало эти изменения. Введение ЛПС также усиливало тревожность в Открытом поле (по показателю груминга) и увеличивало депрессивность поведения в тесте Порсолта (время иммобилизации). Мемантин нивелировал развитие эмоциональных нарушений. При этом введение мемантина не предотвращало ЛПС-индуцированные нарушения памяти в тесте  Fear conditioning. Выводы.  Введение мемантина частично нивелировало негативные последствия введения ЛПС в раннем возрасте.

Работа поддержана РФФИ, грант 17-04-02116

 

 

Молекулярные механизмы дисфункции скелетной мускулатуры на ранних стадиях развития врожденных миопатий человека

Карпичева О. Е.1, Боровиков Ю.С.1
ФГБУН Институт цитологии Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: olexiya6@ya.ru

Обнаружено большое количество мутаций в генах белков мышечного волокна, которые инициируют возникновение тяжелых наследственных заболеваний скелетной мускулатуры человека – миопатий, характеризующихся мышечной слабостью и гипотонией. Ранняя дифференциальная диагностика миопатий крайне затруднена вследствие неоднородности и недостаточности критериев. До сих пор неизвестны молекулярные механизмы, которые приводят к возникновению мышечной слабости вследствие разнообразных генетических нарушений. Неполнота научных знаний в этой области является причиной отсутствия эффективной этиотропной терапии скелетных миопатий. Цель наших исследований – выявление отличительных особенностей функционирования сократительной системы в присутствии ряда аминокислотных замен и делеций в тропомиозине, связанных с развитием нескольких вариантов скелетных миопатий. Наше внимание концентрируется на механизмах немалиновой миопатии, кэп-миопатии, врожденной диспропорции типов мышечных волокон и дистальном артрогрипозе, а также не охарактеризованных до сих пор вариантов. Основным методом является поляризационная микрофлуориметрия в одиночных мышечных волокнах с реконструированной регуляторной системой тонких нитей. Специфическая модификация актина, миозина и тропомиозина флуоресцентными зондами позволяет получить приоритетные данные о конформационных перестройках актина и миозина, лежащих в основе мышечного сокращения, и об отличительных особенностях регуляции актин-миозинового взаимодействия в присутствии мутантных форм тропомиозина. Показано, что мышечная слабость и гипотония при скелетных миопатиях могут быть вызваны аномальным изменением позиции тропомиозина на тонких нитях и количества миозиновых мостиков в конформации сильного связывания с актином в АТФазном цикле в ответ на изменение концентрации ионов кальция в саркоплазме мышечного волокна. Предложены возможные пути для реабилитации сократительной функции мышечной ткани.

Грант РФФИ № 20-04-00523


Molecular mechanisms of skeletal muscle dysfunction in the early stages of human congenital myopathy

Karpicheva O. E.1, Borovikov Y. S.1
Institute of Cytology of the Russian Academy of Science, St.Petersburg, Russia

e-mail: olexiya6@ya.ru

A large number of mutations in the genes of muscle fibre proteins were identified to date. These mutations are causes of severe congenital diseases of the skeletal muscles - myopathies, characterized by muscle weakness and hypotension. The early differential diagnosis of myopathies is extremely difficult due to heterogeneity and insufficient criteria. The molecular mechanisms that lead to muscle weakness due to a variety of genetic disorders are still unknown. The incompleteness of scientific knowledge in this area is the reason for the lack of effective therapy of skeletal myopathies. The purpose of our research is to identify the hallmarks of the contractile system functioning in the presence of different amino acid substitutions and deletions in tropomyosin associated with the development of several variants of skeletal myopathies. We focus on the mechanisms of nemaline myopathy, cap myopathy, congenital fibre type disproportion and distal arthrogryposis, as well as variants not yet described. The main technique is polarized microfluorimetry in single muscle fibres with a reconstructed regulatory system of thin filaments. The specific modification of actin, myosin and tropomyosin with fluorescent probes allows us to obtain priority data on the conformational rearrangements of actin and myosin, which underlie muscle contraction, and on the distinctive features of actin-myosin work regulation by the mutant forms of tropomyosin. It has been shown that muscle weakness and hypotension in skeletal myopathies can be caused by an abnormal change in the position of tropomyosin on thin filaments and in the number of myosin cross-bridges in the conformation of strong binding to actin in the ATPase cycle in response to a change in the concentration of calcium ions in the sarcoplasm of the muscle fibre. Possible ways for the rehabilitation of contractile function of muscle tissue are proposed.

Grant RFBR № 20-04-00523

 

 

МОДУЛИРУЮЩИЕ ЭФФЕКТЫ КАТЕХОЛАМИНОВ НА ДЕЙСТВИЕ МИМЕТИКА ГЛЮКАГОНОПОДОБНОГО ПЕПТИДА-1 В ПОЧКЕ

Ковалева Т. В.1, |2
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, |, ,

e-mail: tatusya-2000@mail.ru

Регуляция работы почек в большей степени осуществляется посредством гуморальных влияний, однако важную роль играет и адренергическая иннервация. Глюкагоноподобный пептид-1 участвует в регуляции водно-осмотического баланса организма, и в то же время активирует симпатоадреналовую систему, вклад которой в физиологический эффект инкретина на почки не изучен.

Целью работы стала оценка изменения эффекта миметика глюкагоноподобного пептида-1 эксенатида при блокаде различных подтипов адренорецепторов.

Исследования проведены на крысах линии Вистар. Для оценки функции почек у животных в пробах мочи и сыворотки крови определяли концентрацию ионов Na, K и Li. LiCl вводили крысам предварительно в течение 1 недели в качестве индикатора, позволяющего рассчитать величину проксимальной реабсорбции.

При действии эксенатида наблюдался салурез и рост экскреции с мочой эпинефрина и норэпинефрина. Предварительная блокада β-адренорецепторов (в особенности β2) существенно усилила диурез и натрийурез, но клиренс лития не изменился. Это указывает на роль активности β-адренорецепторов для реабсорбции Na в дистальных отделах нефрона. Селективная блокада α1 и α2-адренорецепторов у крыс привела к снижению эксенатид-индуцированных диуреза и натрийуреза на 85-96 %, при этом прирост клиренса лития снизился на 50%. Таким образом, при действии фентоламина изменились условия реабсорбции Na и в проксимальном, и в дистальном отделах нефрона.

Модулирующие эффекты симпатоадреналовой системы на реабсорбцию ионов при действии эксенатида опосредуются синаптическими (α1, β1) и внесинаптическими (α2, β2) адренорецепторами, преимущественно в дистальных отделах нефрона. Блокада α-адренорецепторов снижает, а β-адренорецепторов усиливает натрийурез, индуцированный эксенатидом. Роль β2-адренорецепторов, блокада которых вызвала наиболее выраженный эффект, по-видимому, состоит в сохранении Na при угрозе его потери организмом в результате действия на почку миметика глюкагоноподобного пептида-1.

Грант РНФ № 18-15-00358

 

 

ЭКСПРЕССИЯ ГЕНОВ РЕЦЕПТОРОВ, АКТИВИРУЕМЫХ ПРОЛИФЕРАТОРОМ ПЕРОКСИСОМ, В ГИППОКАМПЕ КРЫС В ЛИТИЙ-ПИЛОКАРПИНОВОЙ МОДЕЛИ ВИСОЧНОЙ ЭПИЛЕПСИИ

Коваленко А. А.1, Захарова М.В.1, Шварц А.П.1, Мелик-Касумов Т.Б.2, Зубарева О.Е.1
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, Институт физиологии Национальной академии наук Беларуси, Минск, Беларусь

e-mail: kovalenko_0911@mail.ru

Несмотря на активно ведущиеся исследования, около 30% пациентов с височной эпилепсией страдают фармакорезистентными формами заболевания. Поиск новых методов лечения затрудняет недостаточная изученность патогенетических механизмов эпилептогенеза. В настоящее время активно обсуждается роль кишечно-мозговых взаимодействий в патогенезе неврологических заболеваний. Рецепторы, активируемые пролифератором пероксисом (PPARs), рассматриваются как ключевой элемент таких взаимодействий, а агонисты PPARs за счет нейропротекторных и противовоспалительных эффектов считаются перспективными для терапии эпилепсии.

Целью данной работы является изучение экспрессии генов, кодирующих различные типы PPARs, в вентральной и дорзальной областях гиппокампа крыс в период эпилептогенеза в литий-пилокарпиновой модели височной эпилепсии.

Литий-пилокарпиновая модель височной эпилепсии характеризуется тем, что после острых судорог, индуцированных введением пилокарпина (ПК), в мозге постепенно развиваются хронические эпилептические процессы, приводящие к появлению спонтанных рецидивирующих судорог.В эксперименте были использованы крысы самцы Wistar в возрасте 7-8 недель, которым вводили р-р LiCl (в/б, 127 мг/кг), затем через 24 часа метилскополамин (в/б, 1 мг/кг), через 30 минут  -ПК (в/б, 20-30 мг/кг, по 10 мг/кг до достижения выраженных судорог). Контрольным животным вместо ПК вводили физ.р-р. Исследование изменений экспрессии генов PPAR-альфа (Ppara)  и PPAR-дельта (Ppard) выполнено методом ОТ-ПЦР в реальном времени в латентную фазу литий-пилокарпиновой модели (на 7 сутки после судорог).

Пилокарпин-индуцированные судороги достоверно снижали экспрессию гена Ppard в дорзальной области гиппокампа. Достоверных изменений продукции мРНК гена Ppara не выявлено.

Полученные результаты указывают на то, что снижение продукции мРНК PPARs может являться одним из факторов эпилептогенеза.

РФФИ № 20-515-00020, БРФФИ №М20М-328


THE EXPRESSION OF PEROXISOME PROLIFERATOR-ACTIVATED RECEPTORS GENES IN THE RAT HIPPOCAMPUS IN THE LITHIUM-PILOCARPINE MODEL OF TEMPORAL LOBE EPILEPSY

Kovalenko A. A.1, Zaharova M.V.1, Schwarz A.P.1, Melik-Kasumov T.B.2, Zubareva O.E.1
Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia, Institute of Physiology National Academy of Sciences of Belarus, Minsk, Belarus

e-mail: kovalenko_0911@mail.ru

 

 

ВЛИЯНИЕ ДИЕТЫ, ОБОГАЩЕННОЙ ВИТАМИНОМ А, НА ПОВЕДЕНИЕ ВЗРОСЛЫХ СЕРЫХ КРЫС, СЕЛЕКЦИОНИРУЕМЫХ НА РУЧНОЕ И АГРЕССИВНОЕ ПОВЕДЕНИЕ

Кожемякина Р. В.1, Шихевич С.Г.2, Гулевич Р.Г.2, Гербек Ю.Э.2
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук» (ИЦиГ СО РАН), Новосибирск, Россия, Институт цитологии и генетики СО РАН, Новосибирск, Россия

e-mail: korimma@gmail.com

Известно, что ретиноевая кислота, метаболит витамина А, регулирует спектр биологических процессов, таких, как эмбриональное развитие, нейрогенез и т.д. Витамин А на протяжении всей жизни остается важным в развитии центральной нервной системы, влияя на поведение и обучение. 
Цель данной работы – изучение влияния уровня нейрогенеза в ювенильный период на поведение взрослых серых крыс (ручных и агрессивных) являющихся селекционной моделью доместикации. Для влияния на нейрогенез крысы получали дефицитную (VA-), обогащенную (VA+) или контрольную (VAn) диету с материнским молоком и далее в виде корма до 42-го дня жизни. 
У взрослых крыс было проведено исследование социальности в 3-х камерном тесте. Выявлено, что у агрессивных крыс, в отличие от ручных индекс социального предпочтения отрицателен. Это означает, что агрессивные крысы в данном тесте предпочитают находиться рядом с уже знакомой крысой, а не с незнакомым животным, что характерно для моделей с аутизмом. У агрессивных VA+ крыс диета повышает индекс социального предпочтения, который при этом приближается к нулевым значениям и не отличаться от ручных VAn.
Для выяснения различий в когнитивных способностях использовался тест Барнс на пространственное обучение (поиск убежища). Процесс обучения у ручных крыс происходил быстрее, чем у агрессивных. Время поиска «убежища» у агрессивных VA+ крыс на 4-ый день достоверно отличалось от контрольных агрессивных крыс и не отличалось от ручных животных. При тестировании долговременной памяти (через сутки после окончания обучения) у животных VA- продемонстрировали меньшее число ошибок, чем агрессивные VA+, в то же время меньше исследовали целевой сектор, чем агрессивные VAn.
Можно предполагать, что нейрогенез, повышенный с помощью витамина А, улучшил социальное поведение и обучаемость у агрессивных крыс, приближая их по определённым показателям к ручным животным.

РНФ №19-74-10041


Effect of vitamin A-enriched diet on the behavior of adult gray rats selected for tame and aggressive behavior

Kozhemyakina R. V.1, |2,
nstitute of Cytology and Genetics, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russia, |, ,

e-mail: korimma@gmail.com

 

 

Анализ секреции серотонина вкусовыми клетками типа III

Колесников С. С.1, Черкашин А.П.1, Рогачевская О.А.1, Быстрова М.Ф.1
Институт биофизики клетки РАН, Пущино, Россия

e-mail: staskolesnikov@yahoo.com

Периферическая вкусовая система обеспечивает мозг информацией для принятия жизненно важного решения о приеме или избегании пищи. Функциональной единицей вкусовой системы млекопитающих является вкусовая почка – плотная группа из 50-80 клеток различных типов, включая вкусовые клетки типа I, II и III. Эти клетки отличаются морфологически, функционально и на молекулярном уровне. Вкусовые клетки типа II являются основными хемосенсорными клетками, которые специализируются на рецепции сладких и горьких соединений и аминокислот. Субпопуляция клеток типа III распознают кислые стимулы, соленые соединения детектируются при участии клеток типа I и III.

Сенсорная информация об интенсивности и модальности стимулов, детектируемых вкусовыми клетками, кодируется ими и направляется в мозг с использованием афферентного синапса. Вкусовые клетки типа III формируют классический химический синапс с окончаниями афферентного вкусового нерва. Эти вкусовые клетки высвобождают несколько различных нейротрансмиттеров/нейромодуляторов, используя Са2+-зависимый экзоцитозный механизм, который управляется потенциал-зависимым входом Са2+. Функционирование такого механизма во вкусовой почке имеет ряд особенностей, связанных с тем, что в такой потно упакованной структуре экстраклеточное пространство на два порядка меньше внутриклеточного. Как следствие, электрическая активность клеток вкусовой почки приводит к изменению концентрации внеклеточных ионов, включая Са2+. Может ли обеспечиваться надежность кодирования сенсорной информации и межклеточных коммуникаций в условиях варьируемого внеклеточного Са2+? Эта проблема анализировалась на примере стимул-зависимой секреции серотонина. Для исследования выброса серотонина был разработан клеточный биосенсор на основе клеток СНО, гетрологически экспрессирующих гептаспиральный рецептор серотонина 5-НТ2С, сопряженный с фосфоинозитидным каскадом. Это обеспечивало возможность мониторинга внеклеточного серотонина в области наномолярных концентраций в режиме реального времени. Оказалось, что выброс нейротрансмиттера серотонина обладает свойством инвариантности по отношению к внеклеточному Са2+. Механизмы обнаруженной инвариантности обсуждаются.

 

 

ВЛИЯНИЕ ДОБРОВОЛЬНОГО БЕГА НА ПОВРЕЖДЕНИЯ СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКИ ЖЕЛУДКА, ИНДУЦИРОВАННЫЕ ИШЕМИЕЙ-РЕПЕРФУЗИЕЙ У КРЫС

Комкова О. П.1, Филаретова Л.П.2
ФГБУН Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург, Россия, Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: olkomkova@yandex.ru

Задача работы заключалась в исследовании влияния добровольного бега в колесе на повреждения слизистой оболочки желудка, индуцированные ишемией-реперфузией. Эксперименты проводили на крысах-самцах линии Спрейг-Доули массой 260-290 г. В качестве ульцерогенного стимула использовали 3.5 ч ишемию-реперфузию (ИР) желудка. ИР создавали путем пережатия чревной артерии на 30 мин с последующей реперфузией в течение 3 ч у наркотизированных крыс после 24 ч голода. Бег (2 ч, однократно или многократно) применяли в режиме прекондиционирования по следующим схемам: 1) однократный (Б1), перед предъявлением ульцерогенного стимула, 2) 4-кратный, ежедневный (Б4), предшествующий эксперименту, без бега в день эксперимента, 3) 5-кратный, ежедневный (Б5), включая день эксперимента, перед предъявлением ульцерогенного стимула. Контрольная группа животных не бегала, но подвергалась действию ульцерогенного стимула. ИР желудка индуцировала образование эрозивных повреждений в слизистой оболочке желудка. Формирование эрозий, вызванное ИР, сопровождалось повышением уровня кортикостерона в крови. У групп Б1, Б4, Б5 бег не приводил к дальнейшему увеличению достаточно высокого уровня кортикостерона. У групп крыс Б1 и Б5 с предъявлением бега непосредственно перед ульцерогенным стимулом наблюдалось значительное снижение средней площади эрозий в желудке. У группы Б4, без предъявления бега перед ульцерогенным стимулом, наоборот, наблюдалось достоверное увеличение средней площади эрозий желудка по отношению к таковой у групп Б1 и Б5. Результаты работы свидетельствуют о том, что добровольный бег может оказывать двойственное действие на слизистую оболочку желудка. В условиях добровольного бега (как однократного, так и многократного) непосредственно перед его ульцерогенным стимулом наблюдался его гастропротективный эффект. В то же время, в случае многократного бега, который заканчивался за день до эксперимента, наблюдался его проульцерогенный эффект. 

грант РНФ № 19-15-00430


EFFECT OF VOLUNTARY WHEEL RUNNING ON THE GASTRIC EROSIONS INDUCED BY ISCHEMIA-REPEFUSION IN RATS

Komkova O. P.1, Filaretova L.P.1
Pavlov Institute of Physiology, Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia, Pavlov Institute of Physiology, Russian Academy of Sciences, St. Petersburg, Russia

e-mail: olkomkova@yandex.ru

Grant RSF № 19-15-00430

 

 

Механизмы порождения устного и визуального нарратива: айтрекинг-исследование детей 5-6 лет

Корнев А.Н.1, Балчюниене И.2, Николаева Ю.Л.2, Оганов С.Р.2
Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет, St Petersburg, Россия, Санкт-Петербургский государственный педиатрический университет, Санкт-Петербург, РФ

e-mail: k1949@ya.ru

Механизм порождения дискурса на ранних этапах его формирования, когда детям доступны лишь короткие и недостаточно связные тексты, еще мало изучен. Предполагается, что начальной фазой порождении отдельных высказываний и текстов является возникновение замысла и семантической структуры планируемого текста, за которой следует этап речевого оформления и грамматического структурирования. Однако остается дискуссионным и малоизученным вопрос: параллельно или последовательно реализуются эти две фазы в процессе порождения дискурса детьми? Цель – изучение взаимоотношений довербального и вербального этапов порождения нарратива у детей 5-6 лет. Методология. Исследованы 18 детей 5-6 лет без отклонений в развитии. Материал собран в модельной ситуации ‒ создании устного вымышленного нарратива по серии 6 сюжетных картинок, составляющих визуальный нарратив. Каждый испытуемый решал две задачи: 1) создать визуальный нарратив, 2) придумать и рассказать историю соответственно визуальному нарративу. В процессе выполнения этих задач производилась регистрация движений взора с помощью мобильного айтрекера. Анализировались: языковые параметры нарратива и число фиксаций на картинках в 3 фазах экспериментальной ситуации: 1) инструкция и предварительное знакомство с визуальным материалом, 2) создание визуального нарратива, 3) рассказывание нарратива. Результаты и заключение. Сравнительный анализ 3 фаз экспериментальной ситуации показал, что во 2-й фазе число фиксаций достоверно выше, чем 1-й и 3-й. В процессе рассказывания у всех детей продолжалось сканирование каждой из картинок, но число фиксаций достоверно уменьшилось до уровня, сравнимого с фазой 1. Корреляционный анализ выявил значимые взаимосвязи числа фиксаций в фазе 2 с показателями речевого развития (средней длиной высказывания и числом аграмматизмов). В целом полученные данные подтверждают рабочую гипотезу о параллельности семантического и грамматического структурирования в процессе (до-)вербальных этапов создания нарративного дискурса.

грант РНФ №18-18-00114

 

 

ОТСУТСТВИЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ ЭМБРИОНАЛЬНОЙ СВЕТОВОЙ СТИМУЛЯЦИИ ИЗМЕНЯЕТ ПАТТЕРН АКТИВАЦИИ НЕЙРОНОВ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ ОБОРОНИТЕЛЬНОГО ПОВЕДЕНИЯ ПТЕНЦОВ

Корнеева Е. В.1, Тиунова А.А.2, Александров Л.И.1, Голубева Т.Б.3
ФГБУН Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Москва, Россия, Научно-исследовательский институт нормальной физиологии им. П. К. Анохина,, Москва, Россия, Кафедра зоологии позвоночных Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия

e-mail: eko.ihna@mail.ru

Особенности пренатального развития оказывают влияние на все дальнейшее формирование организмов. Целью нашей работы было выяснение вопроса о том, могут ли особенности эмбриональной сенсорной стимуляции влиять на паттерны активации нейронов при реализации поведения. Работа выполнена на птенцах мухоловки-пеструшки (Ficedula hypoleuca), являющихся удобной моделью для исследования влияния ранней зрительной афферентации на особенности развития организма, так, как на последних сроках эмбриогенеза свет, проходящий сквозь скорлупу яйца, может стимулировать только правый глаз эмбрионов. Наша задача состояла в исследовании паттернов иммуногистохимического ответа нейронов каудомедиального мезопаллиума (CMM) у 9-суточных птенцов, эмбриогенез которых проходил в разных условиях освещенности, при акустически направляемом затаивании. Исследовали 4 группы птенцов: 1 и 2 группы, соответственно, зрячие и незрячие птенцы, эмбриональный период и вылупление которых проходили при свете; 3 и 4 группы - зрячие и незрячие птенцы, эмбриональный период и вылупление которых проходили в темноте. Незрячим птенцам за 2 часа до начала эксперимента заклеивали глаза светонепроницаемыми колпачками. Во время эксперимента всем птенцам предъявляли в течение 15 минут видоспецифический сигнал тревоги. Исследовали паттерны экспрессии белка c‑Fos. Для определения соотношения плотностей c-Fos-позитивных нейронов в правом и левом CMM был введен коэффициент симметрии, как отношение плотности c‑Fos -позитивных нейронов в правом к левому CMM. Анализ, проведенный по t-критерию, показал, что только в группе незрячих птенцов светового вылупления этот показатель значимо отличается от 1. Эта же группа значимо отличалась от других и при индивидуальных сравнениях показателя (LSD-тест). Полученные результаты свидетельствуют о том, что при отсутствии эмбриональной световой стимуляции паттерн активации нейронов при реализации оборонительного поведения птенцов изменяется.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 20-013-00176).

грант РФФИ № 20-013-00176


LACK OF THE NATURAL EMBRYONIC LIGHT STIMULATION AFFECTS PATTERN OF NEURONAL ACTIVATION IN DEFENSE BEHAVIOR OF NESTLINGS

Korneeva E. V.1, Tiunova A.A.2, Aleksandrov L.I.1, Golubeva T.B.3
Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology of RAS, Moscow, Russia, P.K.Anokhin Institute of Normal Physiology, Moscow, Russia, Department of Vertebrate Zoology, Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia

e-mail: eko.ihna@mail.ru

 

 

ТОРМОЖЕНИЕ ИОНАМИ Gd3+ КАЛЬЦИЙ-ЗАВИСИМЫХ ПРОЦЕССОВ В СЕРДЕЧНОЙ МЫШЦЕ ЛЯГУШКИ И МИТОХОНДРИЯХ СЕРДЦА КРЫСЫ

Коротков С. М.1, Соболь К.В.2, Шемарова И.В.2, Новожилов А.В.2, Никитина Е.Р.2
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: sergey-korotkov@mail.ru

Хелаты гадолиния широко используются как контрастные вещеста для магнитно-резонансной томографии. При этом появляются данные о накоплении гадолиния после таких процедур в различных тканях пациентов, включая кости, мозг и почки. В настоящие время практически отсутствуют данные о действии солей Gd3+ как на сердечно-сосудистую систему, так и на митохондрии, являющиеся основным поставщиком АТФ для кардиомиоцитов. Цель настоящей работы заключалась в изучении инотропных эффектов Gd3+ на кальций-зависимые процессы на примере препаратов сердца лягушки и определяющих жизнеспособность сердечной мышцы митохондрий сердца крысы, как возможных молекулярных мишеней действия этого металла. Исследовано инотропное и хронотропное действие гадолиния (Gd3+) на сократительные характеристики препаратов сердечной мышцы лягушки Rana ridibunda, а также его эффект на скорости поглощения кислорода, набухание и потенциал внутренней мембраны (Ψмито) митохондрий сердца крысы (МСК), энергизованных сукцинатом - субстратом второго дыхательного комплекса. Установлено, что Gd3+ снижал амплитуду и частоту спонтанных сердечных сокращений. С другой стороны, Gd3+ ускорял набухание энергизованных МСК в среде с 25 мМ K-ацетатом и 100 мМ сахарозой, что указывает на стимулирование ионами этого металла энергозависимого транспорта K+ в матрикс этих органелл. Общеизвестно, что умеренная нагрузка митохондрий кальцием приводит к открытию кальций-зависимой поры (МКЗП) в их внутренней мембране, которая становится проницаемой для неорганических ионов (H+, K+, Na+, Ca2+, Mg2+). Ионы Gd3+ тормозили индуцированное кальцием уменьшение Ψмито в среде со 125 мМ KCl и препятствовали стимулируемому ионами Ca2+ набуханию энергизованных сукцинатом МСК в солевых средах, содержащих 125 мМ NH4NO3 или K-ацетат и сахарозу. При этом Gd3+, независимо от наличия в среде Ca2+, не оказывал влияния на дыхание митохондрий в состояниях 3 или 3РДНФ (в присутствии 2,4-динитрофенола). Полученные нами результаты могут свидетельствовать о том, что Gd3+ не оказывает токсического эффекта на энергизованные сукцинатом МСК и, вместе с тем, ингибирует открытие в их внутренней мембране МКЗП. Полученные данные важны для лучшего понимания механизмов действия редкоземельных элементов на Ca2+-зависимые процессы в миокарде позвоночных.

Госзадание (тема № АААА-А18-118012290142-9)


INHIBITION BY Gd3+ IONS OF CALCIUM-DEPENDENT PROCESSES IN THE FROG CARDIAC MUSCLE AND RAT HEART MITOCHONDRIA

Korotkov S. M.1, Korotkov S.M.2, Sobol C.V.2, Schemarova I.V.2, Novozhilov A.V.2Nikitina E.R.2,
Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia, Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, St. Petersburg, Russia

e-mail: sergey-korotkov@mail.ru

Government assignment N АААА-А18-118012290142-9

 

 

Роль многообразия форм холинэстераз в развитии мозга

Кочкина Е. Г.1, Козлова Д.И.1, Журавин И.А.1, Наливаева Н.Н.1
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: kochkakat@yandex.ru

Ацетилхолинэстераза (АХЭ) является одним из основных ферментов холинергической системы, гидролизуя нейротрансмиттер ацетилхолин (АХ). Альтернативный сплайсинг гена АХЭ приводит к образованию ряда тканеспецифических форм этого фермента, которые могут быть как растворимыми, так и связанными с мембранами клеток через белки PRiMA или ColQ, а также гликозилфосфатидилинозитол (GPI). Молекулы АХЭ могут образовывать димеры,  тетрамеры и более сложные комплексы. Растворимые формы АХЭ выполняют не только гидролиз АХ, но также имеют нейротрофические свойства, участвуя в процессах нейрогенеза и аксонального роста. Они также оказывают влияние на пролиферацию и дифференциацию нервных клеток, что важно для развития нервной системы. Кроме АХЭ, в организме животных и человека экспрессируется второй тип холинэстераз – бутирилхолинэстераза (БХЭ), которая имеет отличную от АХЭ локализацию в мозге, присутствуя, в основном, в белом веществе, глии и телах нейронов, в то время как АХЭ локализована в нейронах и нервных окончаниях. Существуют также гибридные комплексы, содержащие АХЭ и БХЭ. В ходе онтогенеза БХЭ выявляется значительно раньше АХЭ, и, возможно, индуцирует ее экспрессию. В зрелом организме БХЭ выполняет защитную функцию, удаляя различные токсины и ксенобиотики, однако может выполнять и классическую функцию расщепления АХ в отсутствие экспрессии гена АХЭ. Изменение содержания и свойств АХЭ и БХЭ имеет место при различных патологиях, включая болезнь Альцгеймера. В нашей работе мы изучаем динамику изменения содержания и активности разных форм холинстераз в ходе развития мозга с использованием зоотропных моделей, а также в плазме крови человека при развитии когнитивных патологий. С использованием клеточных культур нами также проводится оценка способов фармакологической регуляции этих ферментов. В предлагаемом выступлении будут обсуждены основные аспекты нашей работы.

Выполнено в рамках государственного задания АААА-А18-118012290373-7.

 

 

УРОВНИ КОРТИЗОЛА, МАРКЕРОВ ВОСПАЛЕНИЯ И ГЛЮКОЗЫ В РАЗЛИЧНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЯХ СТУДЕНТОВ-МЕДИКОВ В ДИНАМИКЕ УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА

Кравченко А. Н.1, Середа Е.В.1, Гордиенко А.И.1, Залата О.А.1, Химич Н.В.1
Медицинская академия им. С.И. Георгиевского, Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского, Симферополь, Россия

e-mail: unicorn_tomo@mail.ru

Целью работы была оценка уровней кортизола и маркеров воспаления (прокальцитонин, С-реактивный белок) в слюне, а также концентраций глюкозы в крови у студентов-медиков в динамике учебного процесса.

У 29 студентов-медиков разного пола (20,0 ± 2,3 лет) в начале и конце учебного семестра выполняли забор и тестирование саливарных маркеров воспаления и кортизола в пробах смешанной слюны, которые определяли методом иммуноферментного анализа с помощью коммерческих тест-систем «СРБ-ИФА-БЕСТ высокочувствительный», «Прокальцитонин-ИФА-БЕСТ» и «Кортизол-ИФА-БЕСТ» (АО «ВЕКТОР-БЕСТ», г. Новосибирск). Концентрацию глюкозы в капиллярной крови оценивали с помощью глюкометра One Touch. Для анализа использовали непараметрические методы описательной статистики - медианы (Ме), перцентели (р25-р75), критерии Вилкоксона (Т).

По результатам проведенного биохимического исследования, количество свободного кортизола в слюне респондентов в начале семестра было принято за базовый уровень (Ме=8,5 нмоль/л; р25-р75=5,0-15,5 нмоль/л). В конце семестра содержание кортизола в слюне студентов достоверно снижалось (Ме=0,5 нмоль/л; р25-р75=0,0-3,5 нмоль/л), Т-критерий, р=0,003. Уровень прокальцитонина в слюне студентов-медиков в начале семестра составил Ме=0,05 нг/мл, а в конце – Ме=0,05 нг/мл. С-реактивный белок (СРБ) в образцах смешанной слюны тестируемых не был обнаружен как в начале, так и в конце семестра. Уровень глюкозы в капиллярной крови у респондентов в начале семестра составил Ме=4,7 ммоль/л; р25-р75=4,6-4,6 ммоль/л, в конце – Ме=4,9 ммоль/л; р25-р75=4,8-5,15 ммоль/л.

Таким образом, была установлена следующая динамика биохимических маркеров стресса студентов: концентрация кортизола в слюне в начале семестра была существенно выше, чем при его завершении, тогда как уровень глюкозы в крови был несколько выше в конце семестра. Выявленные достоверные различия в уровне кортизола свидетельствуют о значительных отличиях адаптационных резервов у студентов-медиков в начале и в конце учебного семестра.

 

нет

 

 

СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭНТОРИНАЛЬНОЙ КОРЫ МОЗГА ЧЕЛОВЕКА В ПЛОДНОМ ПЕРИОДЕ.

Краснощекова Е. И.1, Зыкин Павел Александрович1, Ткаченко Любовь Александровна1, Козубенко Елизавета Андреевна1
Санкт-Петербургский Государственный Университет, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: krasnelena@gmail.com

Структурно-функциональные характеристики нейронов в составе каждого слоя неокортекса хорошо изучены, однако их гомология слоям других корковых формаций не очевидна. В контексте проблем онто-, филогенеза и развития диагностических методов этот вопрос актуален для энторинальной коры (ЭК), которая является ключевой в системе памяти, хорошо исследована в модельных экспериментах, но у человека, по объективным причинам, изучена слабо. При этом ряд заболеваний (Альцгеймера, Паркинсона, Гентингтона и др.), сопровождающихся деменциями, характеризуются нейродегенерацией отдельных слоев ЭК.  

 Цель работы – изучить структурно-функциональные особенности стратификации ЭК, гомологию слоев ЭК и неокортекса мозга человека в плодном периоде.

Исследовано 10 экземпляров мозга плодов 21 – 26 недель гестации, парафиновые срезы обрабатывали иммуногистохимически, используя антитела к слой-специфичным белкам TBR1/ SATB2/ CTIP2/, а также к МАР2, окрашивали по Нисслю.

Стратификация ЭК отличается от неокортекса тем, что слои формируют два комплекса: принципальные наружный (pre) и внутренний (pri), разделенные бесклеточной диссекантой. Каждый комплекс состоит из трех слоев: наружный – pre-α, pre-β, pre-γ, внутренний – pri-α, pri-β, pri-γ. Маргинальная зона (слой I) не входит ни в один из них.

Слои pre-α и pre-β в МЭК имеют характерную структуру в виде дискретных островков, при этом pre-α содержит SATB2+нейроны, а pre-βCTIP2+клетки. Слой pre-γ самый широкий, содержит МАР2+ пирамидные клетки, которые не обнаруживает позитивности к какому-либо из примененных слой-специфичных  антител.

Слой pri-α содержит SATB2+ клетки, pri-βCTIP2+ нейроны, pri-γ – TBR1+ нейроны. В эмбриогенезе у человека на границе ЭК и неокортекса существует переходная область, в которой наиболее отчетливо прослеживаются гомология слоев. Согласно нашим наблюдениям слои II и III неокортекса гомологичны слою pre-α ЭК, слой V неокортекса – pre-β ЭК, а субпластинка неокортекса – pri-γ ЭК.

Работа  выполнена  с  использованием  оборудования  РЦ  РМиКТ НП СПбГУ.

SPbSU grant #1.38.333.2015

 

 

СКЕЛЕТНАЯ МЫШЦА КАК МИШЕНЬ ДЛЯ ЦИРКУЛИРУЮЩЕГО УАБАИНА

Кривой И. И.1, |2
Санкт-Петербургский Государственный Университет, Санкт-Петербург, Россия, |, ,

e-mail: iikrivoi@gmail.com

Благодаря поддержанию трансмембранных градиентов ионов натрия и калия, лежащих в основе электрической возбудимости клеток и систем натрий-зависимого транспорта, Na,K-АТФаза играет исключительно важную роль в обеспечении работоспособности скелетной мышцы. Внеклеточные участки альфа-субъединицы Na,K-АТФазы формируют специфический рецептор для дигиталисоподобных сердечных гликозидов (кардиотонических стероидов), широко применяемых в клинике сердечно-сосудистых заболеваний. Эндогенные аналоги кардиотонических стероидов (прежде всего уабаин) рассматриваются в качестве физиологических регуляторов Na,K-АТФазы. В настоящее время доказано существование эндогенного аналога уабаина, который синтезируется в коре надпочечников и гипоталамусе и в физиологических условиях циркулирует в субнаномолярном диапазоне концентраций. Однако при ряде физиологических и патофизиологических состояний уровень эндогенного уабаина существенно повышается, в частности, при интенсивной двигательной активности. Циркулирующий уабаин рассматривается в качестве физиологического регулятора в ЦНС, почке, сердечной и гладкой мышцах. Что касается скелетной мышцы, содержащей основной пул Na,K-АТФазы, роль эндогенного уабаина в её регуляции изучена недостаточно. На основе анализа собственных и литературных данных обсуждаются возможные механизмы регуляции циркулирующим уабаином электрогенеза и сократительной функции скелетной мышцы, включая влияние на активность, экспрессию и сигнальную функцию Na,K-АТФазы. Кроме того, обсуждается регуляторная роль уабаина в функциональных мультимолекулярных комплексах, образованных альфа2-изоформой Na,K-АТФазы в местах тесного прилегания мембраны к саркоплазматическому ретикулуму. Рассматривается также возможное участие циркулирующего уабаина в поддержании электрогенеза скелетной мышцы в условиях нарушения двигательной активности. 

Работа поддержана грантом РНФ № 18-15-00043.


SKELETAL MUSCLE AS A TARGET FOR CIRCULATING OUABAIN

Krivoy I. I.1, |2
St Petersburg University, St.Petersburg, Russia, |, ,

e-mail: iikrivoi@gmail.com

Russian Science Foundation grant № 18-15-00043

 

 

Особенности понимания пассивного залога детьми 5-8 лет

Кручинина О.В.1, Станкова Е.П.2, Толкачева Д.С.3, Гийемар Д.М.2, Гальперина Е.И.2
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия, Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: kruchinina_ol@mail.ru

Считается, что навык анализа синтаксиса формируется позднее, чем семантики – только после 6-7 лет (Friederici, 2011). Возраст становления навыка понимания логико-грамматических конструкций русскоговорящими детьми до сих пор не установлен однозначно. Цели нашего исследования: 1) разработка и апробация стимульного материала 2) оценка понимания пассивного залога детьми 5-8 лет.
Был разработан стимульный материал, включавший: 1) 336 предложений с прямым порядком слов в активном (АЗ) и пассивном (ПЗ) залоге. В качестве объекта и субъекта действия в предложения были включены пары одушевленных существительных, сбалансированных по роду, склонению, количеству слогов и частотности; действия обозначались глаголами и причастиями совершенного вида, подходящими по смыслу к существительным. 2) 118 сюжетных картинок, соответствующих содержанию предложений (изображения выровнены по размеру, цвету, детализации).
В он-лайн тестировании приняли участие дети без речевой патологии: 5-6 лет (N=16, ср. возраст=6.1±0.6, 8 девочек) и 7-8 лет (N=19, ср. возраст=7.7±0.7, 9 девочек). Испытуемый должен выбирать картинку, соответствующую по смыслу предъявляемому на слух предложению. Исследование было разделено на 8 серий. В одну экспериментальную серию входило 42 пробы (по 21 предложению АЗ и ПЗ).
Дети 5-6 лет в среднем принимали правильное решение в 84.9% случаев, дети 7-8 лет - в 94.4%. У детей обоих групп понимание логико-грамматических конструкций с пассивным залогом вызывало больше затруднений, чем с активным (5-6 лет: 60% ошибок пришлось на ПП и 40% на АП, 7-8 лет: 66.6% и 33.4% соответственно). Скорость реакции в двух возрастных группах также различается: дети 5-6 лет принимают правильное решение за 2.45±1.1 с, а 7-8 лет - 1.88±0.8 с. Таким образом, 1) Разработанный стимульный материал релевантен для оценки понимания ПЗ и будет использоваться в дальнейших нейрофизиологических исследованиях; 2) уже в 5-6 лет уровень понимания ПЗ достаточно высок, однако продолжает совершенствоваться к школьному возрасту.

Работа поддержана грантом РФФИ 19-013-00923 и госзаданием ИЭФБ РАН.

 

 

РЕЦЕПТОР- И ТРАНСДУКТОР-АКТИВИРУЕМЫЕ МЕХАНИЗМЫ МОДУЛЯЦИИ МЕДЛЕННЫХ НАТРИЕВЫХ КАНАЛОВ НОЦИЦЕПТИВНОГО НЕЙРОНА: ОТ КВАНТОВОХИМИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДО КЛИНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Крылов Б. В.1, Рогачевский И.В.1, Пеннияйнен В.А.1, Подзорова С.А.1, Плахова В.Б.1
ФГБУН Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: krylovbv@yandex.ru

Исследованы ответы первичного сенсорного нейрона на воздействие коменовой кислоты (100 нМ) и наномолярных концентраций уабаина, которые соответствуют его эндогенным концентрациям (ЭУ). Методами локальной фиксации потенциала, атомно-силовой и конфокальной лазерной сканирующей микроскопии, квантовохимических расчетов установлено, что воздействие ЭУ приводило к увеличению жесткости нейрона и к снижению интенсивности флуоресценции антител к каналам NaV1.8 в нейрональной мембране. Действие коменовой кислоты не приводило к возникновению этих эффектов. Оба агента вызывали снижение потенциалочувствительности указанных каналов. Проведено сравнительное исследование внутриклеточных каскадов, первый из которых рецептор-опосредованно запускается коменовой кислотой, а запуск второго происходит благодаря связыванию ЭУ с Na,K-ATФазой, выполняющей здесь функцию трансдуктора сигнала. Установлено различие этих исследованных сигнальных каскадов. Полученные результаты позволили высказать предположение о том, что оба агента могут быть безопасными и эффективными анальгетиками, модулирующими передачу информации в афферентном звене ноцицептивной системы (коменовая кислота успешно прошла первую фазу клинических исследований как лекарственная субстанция нового анальгетика).

Ключевые слова: ноцицепция, конфокальная лазерная сканирующая микроскопия, атомно-силовая микроскопия, метод локальной фиксации потенциала, каналы NaV1.8.

Грант РФФИ № 18-015-00079


RECEPTOR- AND TRANSDUCTOR-ACTIVATED MECHANISMS OF MODULATION OF SLOW SODIUM CHANNELS OF NOCYCEPTIVE NEURON: FROM QUANTUM-CHEMICAL STUDIES TO CLINICAL TRIALS

Krylov B. V.1, Rogachevskii I.V.1, Penniyaynen V.A.1, Podzorova S.A.1, Plakhova V.B.1
Pavlov Institute of Physiology, Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia

e-mail: krylovbv@yandex.ru

 

 

ФОРМИРОВАНИЕ ВТОРИЧНОГО ИММУНОДЕФИЦИТА У БЫЧКОВ, ОТЛОВ-ЛЕННЫХ В СЕВЕРНОЙ ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Кузик В. В.1, Борисова Т.Ю.2, Гераскин П.П.2
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, Астраханский государственный технический университет, Астрахань, РФ

e-mail: kuzikvv@mail.ru

Цель настоящей работы состояла в том, чтобы выявить адаптивные изменения в фор-мировании вторичного иммунодефицита у бычков, обитающих в российском секторе Северного Каспия. Материал для исследований собирали летом 2018г., в четырех райо-нах, которые отличались глубинами. Первый район – восточнее острова Малый Жем-чужный с глубинами 3–8 метров, второй – северо-западнее банки Кулалинская, с глу-бинами – 10–12 метров, третий – на южной границе  банки Большая Жемчужная с глу-бинами 6–10 метров  и четвёртый – юго-восточнее этой банки на глубинах 13–16 мет-ров. Исследование проведено на основе нового подхода в изучении иммунной системы – выявление в биологических жидкостях естественного ингибирующего фактора (ЕИФ). Супрессивное действие ЕИФ на образование антител неспецифично, временно и обра-тимо и прямо коррелирует с выраженностью ингибирующей активности биологических жидкостей. Наличие вторичного иммунодефицита является одним из ранних признаков возникновения патологии. Пробы собраны и обработаны от 160 особей бычков рода Neogobius (бычок кругляк и песочник) без разделения их по видовой принадлежности, т.к. проведенные ранее ис-следования, не выявили у бычков видовых отличий в уровне вторичного иммунодефи-цита. Совокупность полученных данных свидетельствует о том, что формирование иммунодефицита у бычков, обитающих в различных районах Северного Каспия, происходит повсеместно. При этом имеет место межгодовая изменчивость этого показателя, тренд которого у рыб в трех из четырёх районов исследований направлен на его увеличение. Более высокий уровень иммунодефицита отмечался у рыб из западных районов российского сектора Северного Каспия:  у о. Малый Жемчужный и банки Большая Жемчужная, географически расположенные один под другим, т.е. с севера на юг. У них сформировался иммунодефицит среднего уровня. У бычков из юго-восточной части Северного Каспия, выловленных на акватории банки Кулалинская, вторичный иммунодефицит у исследуемых рыб оценивался как низкий. К ослаблению иммунной системы и формированию вследствие этого вторичного иммунодефицита, как правило, приводят длительно сохраняющиеся воздействия на организм стрессирующих факторов, в том числе токсического характера. В качестве механизма таких изменений рассматривается снижение активности системы детоксикации ксенобиотиков из-за ослабления антиоксидантной системы у животных, вследствие чего имеет место накопление свободных радикалов в их организме и изменения в обмене веществ. Таким образом, уровень вторичного иммунодефицита у бычков, является маркёром не только состояния иммунной системы, но и метаболической функции, изменяющейся под хроническим воздействием стресс-факторов в форме токсических веществ, загрязняющих их среду обитания. Исходя из этого,  бычки из акваторий у о. Малый Жемчужный и банки Большая Жемчужная, имели более худший физиологический статус, чем рыбы, выловленные восточнее, в районе у банки Кулалинская. Возможно, это связано с загрязнениями, поступающими вместе с паводковыми водами р. Волги, в большей степени поступающими в западные районы Северного Каспия.


FORMATION OF SECONDARY IMMUNODEFICIENCY IN GOBIES CAUGHT IN THE NORTHERN PART OF THE CASPIAN SEA

Kuzik V. V.1, Borisova T.U2, Geraskin P.P.2
Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia, Astrakhan state technical University, Astrakhan, RF

e-mail: kuzikvv@mail.ru

 

 

Анализ апоптоза и аутофагии в гиппокампе крыс линии Крушинского-Молодкиной в ходе формирования лимбической эпилепсии

Куликов А. А.1, Глазова М.В.1, Горбачева Е.Л.1, Черниговская Е.В.1
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: alekskulikovaa95@gmail.com

Известно, что эпилептические припадки приводят к нейрональной гибели. Основными процессами, участвующими в гибели и выживаемости нейронов, являются апоптоз и аутофгия. Целью работы было исследование процессов апоптоза и аутофагии на разных стадия аудиогенного киндинга у крыс линии Крушинского-Молодкиной (КМ).

Методы: В исследование были использованы крысы линии КМ, характеризующиеся склонностью к аудиогенным судорожным припадкам (АПС), перенесшие 4, 7 и 25 АСП. Крысы выводились из эксперимента через 24 ч или через 7 дней после последней звуковой стимуляции. Содержание и активность белков апоптоза и аутофагии (р53, casp3,8,9; cytC, Mcl1, Bcl2, Beclin-1, p62, LC3) оценивались методом Вестерн блоттинга. Для выявления локализации и уровня апоптоза использовался метод TUNEL. Методом иммуногистохимического окрашивания оценивалась локализация clCasp3. Также использовалось иммуногистохимическое окрашивание на LC3 и Cath D.

Результаты: Мы показали, что 4-х АСП не достаточно для инициации аутофагии и апоптоза. Тогда как после 7 АСП отмечено увеличение содержания про-апоптического белка р53 и уменьшение содержания антиапоптического белка Bcl2, а также увеличение количества Tunel-позитивных клеток. Активация апоптоза проиводила к уменьшению количества гранулярных клеток в зубчатой извилине.

Через неделю после 7 АСП происходит активация аутофагии, которая может частично обеспечивать восстановление числа гранулярных клеток на фоне показанного ранее повышенного нейрогенеза.

После 25 АПС мы не выявили активации ни апоптоза, ни аутофагии. Однако показано достоверное снижение числа клеток во всех исследуемых отделах гиппокампа (в гранулярном слое зубчатой извилины, хилусе, и поле СА3), что свидетельствует о массовой гибели клеток на более ранних стадиях аудиогенного киндинга.

Заключение: Мы показали, что в ходе эпилептогенеза апоптотическая гибель и активация аутофагии происходит на ранних стадиях формирования лимбической эпилепсии. И мы предполагаем, что эти процессы активно участвуют в эпилептогенезе и реорганизации гиппокампальных связей.

РФФИ 19-015-00070Работа выполнена при поддержке фонда РФФИ 19-015-00070 и Гос.задания.


Structural reorganization of the hippocampus of Krushinsky – Molodkina (KM) rats during epileptogenesi

Kulikov A. A.1, Glazova M.V.|2, Harbachova E.L.|2, Chernigovskaya E.V.|2
Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia, |, ,

e-mail: alekskulikovaa95@gmail.com

It is known that seizures provoke neuronal death. The aim of the study was to determine apoptosis and autophagy in the hippocampus of Krushinsky-Molodkina (KM) rats at the different stages of audiogenic kindling.

Methods: Male and female adult KM rats genetically prone to audiogenic seizures (AGS) were used in the experiments. 4, 7 and 25 AGS experienced KM rats were used in the experiments to analyze the seizure-induced alterations in apoptosis and autophagy in the hippocampus. The hippocampi were collected either 24 hours or in a week after the last AGS. Expression of р53, caspase 3, 8 and 9, cytochrome C, Mcl1, Bcl-2, Beclin-1, p62, LC3 was analyzed by Western blot. Histological sections containing the hippocampus were stained for Tunel, LC3B and cathepsin D.

Results: 4 AGS induced neither apoptosis nor autophagy. While 7 AGS led to the activation of p53, decreasing of Bcl-2 expression, and an increase of Tunel positive cell number that accompanied by decreasing of granular cell number. In a week after 7 AGS, we observed the activation of autophagy, which can partly mediate the survival of granular cells. After 25 AGS we did not see any apoptotic cell and autophagy activity, but the cell population in the dentate gyrus was dramatically decreased.

Conclusion: Our data demonstrated the activation of apoptosis and autophagy only in the initial stages of audiogenic kindling. We suggest that these processes actively contribute to epileptogenesis and fast reorganization of the hippocampal network towards epileptic phenotype.

The study was supported by RFBR 19-015-00070.

 

 

ИЗМЕНЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СНА В МОДЕЛИ ХРОНИЧЕСКОГО НЕДОСЫПАНИЯ У КРЫС

Курмазов Н. С.1, Гузеев М.А.1, Симонова В.В.1, Пастухов Ю.Ф.1
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: st055291@student.spbu.ru

В современном обществе многие люди испытывают хронический недостаток сна, что в будущем может приводить к ряду нарушений в ЦНС. Причины этих нарушений не до конца ясны, но могут быть сходны у людей и животных, что делает перспективным использование животных моделей недосыпания. Цель исследования: изучить влияние хронического недосыпания на архитектуру и качество восстановительного сна и спектральные характеристики ЭЭГ в разных состояниях цикла сон-бодрствование у крыс.

Эксперименты проводили на самцах крыс популяции Вистар в возрасте 7-8 мес. Недостаток сна вызывали методом ограничения сна (ОС): 3 ч тотальной депривации сна и 1 ч покоя в течение 5 дней. Для депривации сна клетку с животным помещали на качающуюся платформу (180 об/мин). Регистрацию полисомнограммы (ЭЭГ, ЭМГ, ЭОГ) осуществляли с помощью телеметрического датчика 4ET (DSI, США) до начала ОС (контроль), в 1-е, 3-и и 5-е сутки периода ОС, в 1 и 2-е сутки после ОС и через 2 недели после ОС.

Результаты исследования показали, что в периоды депривации сна доля бодрствования составляла 81-93% от общего времени регистрации, доля остаточного медленноволнового сна (МВС) – 3-5%, парадоксальный сон (ПС) отсутствовал.  В периоды покоя 1-го дня ОС общее время МВС, ПС и доля глубокого МВС повышались относительно контроля. Периоды покоя 3 и 5-го дней ОС отличались сокращением времени глубокого сна в 3-4 раза относительно контроля. В первые двое суток после окончания ОС потерянное время МВС не восполнялось. Доля глубокого МВС оставалась на 25% ниже контроля. Представленность ПС была повышена. Описанные изменения носили обратимый характер и вернулись к контрольным значениям спустя 2 недели.

Итак, последствием недосыпания являлось угнетение глубокого МВС. Учитывая высокую восстановительную ценность глубокого МВС, его недостаток при хроническом недосыпании может быть причиной возникновения метаболических и когнитивных нарушений при недосыпании.

Работа выполнена при поддержке госзадания (тема № АААА-А18-118012290427-7).

 

 

МЕХАНИЗМЫ НАТРИЙУРЕТИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ВАЗОТОЦИНА, ВАЗОПРЕССИНА И ОКСИТОЦИНА

Кутина А. В.1, |2
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, |, ,

e-mail: kutina_anna@mail.ru

Гормоны нейрогипофиза участвуют в регуляции водно-солевого обмена: вазопрессин и окситоцин у млекопитающих, вазотоцин и ряд других пептидов у других позвоночных. У млекопитающих описано натрийуретическое действие как их естественных гормонов, так и инъецируемого вазотоцина. Открытым остается вопрос о физиологической значимости пептидов нейрогипофиза в регуляции реабсорбции натрия в почке и о типах рецепторов, опосредующих этот эффект.

В экспериментах на крысах сопоставлено действие вазотоцина, вазопрессина и окситоцина в диапазоне доз 0.05-0.15 нмоль/кг и изучена экскреция вазопрессина и окситоцина с мочой после нагрузочных проб с пероральным и внутрибрюшинным введением 0.9% и 2.5% растворов NaCl.

Наиболее выраженное усиление экскреции натрия почками вызвал вазотоцин, меньшее - вазопрессин и окситоцин. Применение клиренсовых подходов и использование селективных антагонистов разных подтипов рецепторов гормонов нейрогипофиза позволило заключить, что при действии вазопрессина происходит изменение реабсорбции натрия в дистальных отделах нефрона, эффект опосредован V1a рецепторами. Окситоцин влияет на транспорт натрия в проксимальном канальце нефрона, активируя собственные рецепторы. Более выраженное, чем у естественных гормонов, действие вазотоцина на экскрецию ионов натрия у крыс, по-видимому, обусловлено изменением реабсорбции ионов и в проксимальном, и в дистальном отделах нефрона. Натрийурез, индуцированный вазотоцином, уменьшался на фоне блокады и рецепторов окситоцина, и V1a-рецепторов. Выведение с мочой вазопрессина в наибольшей степени возросло после введения гипертонического раствора NaCl (независимо от пути введения), а экскреция окситоцина была выше после пероральных нагрузочных проб по сравнению с внутрибрюшинными. Таким образом, стимулы для секреции вазопрессина и окситоцина при положительном балансе натрия различны, как и механизмы их действия на почку. Оба гормона нейрогипофиза участвуют в регуляции баланса натрия и могут усиливать действие друг друга.

Работа поддержана грантом РНФ №18-15-00358.

 

 

ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО СПАИВАНИЯ АЛКОГОЛЕМ НА ПОВЕДЕНИЕ КРЫС, ПОДВЕРГНУТЫХ РАННЕЙ СОЦИАЛЬНОЙ ИЗОЛЯЦИИ

Кучер Е. О.1,2, Филатова Е.В.3, Егоров А.Ю.4
Санкт-Петербургский Государственный Университет, Санкт-Петербург, Россия, ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова Российской академии наук, Санкт-Петербург, Российская Федерация, Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова Российской академии наук, Санкт-Петербургский государственный университет, Медицинский факультет, кафедра психиатрии и наркологии; Северо-западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова, Санкт-Петербург, Российская Федерация

e-mail: ekutcher69@gmail.com

Настоящая работа является этапом в исследовании сочетания психических расстройств и злоупотребления алкоголем в экспериментальных моделях и клинической практике. Целью эксперимента было оценить влияние этанола и ранней социальной изоляции на предпочтение этанола, социальные взаимодействия и двигательную и исследовательскую активность крыс. Методы: половина животных была подвергнута ранней социальной изоляции до начала опыта: с 21 по 35 день после рождения с минимизацией любых контактов в том числе и с человеком на период изоляции. По окончании изоляции все крысы были поделены на четыре группы: крысы, подвергшиеся изоляции (n=20), крысы, подвергшиеся изоляции и получавшие этанол (n=20), крысы, получавшие этанол (n=20) и контрольные животные(n=20), получавшие воду. 15% раствор этилового спирта крысы получали в качестве жидкости для питья в режиме: понедельник, среда, пятница – доступ только к раствору этанола, вторник, четверг – питьевая депривация, суббота, воскресение – доступ только к воде. Животные, не получавшие этанол, на протяжении всего эксперимента получали воду в режиме: понедельник, среда, пятница, суббота, воскресение – доступ к воде, вторник, четверг – питьевая депривация для исключения влияния особенностей режима питья на результаты эксперимента.  По окончании эксперимента поведение животных изучали в тесте «Социальные взаимодействия» и «Распознавание нового объекта», предпочтение этанола оценивали один раз в две недели в тесте «Двухстаканная проба» на протяжении всего периода спаивания.  Результаты: было получено, что ранняя социальная изоляция не повлияла на предпочтение этанола и двигательную и исследовательскую активность животных. По социальным взаимодействиям животные всех опытных групп достоверно меньшее время обнюхивали друг друга. При этом различий между группами с разными факторами воздействия не было. Выводы: таким образом длительное спаивание этанолом не оказало влияния не предпочтение этанола. двигательную и исследовательскую активность крыс с экспериментальной шизофренией с использование модели ранней социальной изоляции. В то же время и ранняя социальная изоляция, и спаивание этанолом привели к снижению социальной активности через три месяца после окончания изоляции.

с использованием средств государственного бюджета по госзаданию


THE EFFECT OF LONG-TERM ALCOHOL DRINKING ON THE BEHAVIOR OF RATS AFTER EARLY SOCIAL ISOLATION

Kucher E. O.1,2, Filatova E.V.3, Egorov A.Y.4
St Petersburg University, St.Petersburg, Russia, FGBUN Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry named after THEM. Sechenov Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia, Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Russian Academy of Sciences, St. Petersburg, Russia, Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Russian Academy of Sciences, Department of Psychiatry and Addictions, Medical faculty, St. Petersburg State University, IM Mechnikov Nord West State Medical University, St. Petersburg, Russia

e-mail: ekutcher69@gmail.com

This work is a stage in the study of the combination of mental disorders and alcohol abuse in experimental models and clinical practice. The aim of the experiment was to evaluate the effect of ethanol and early social isolation on ethanol preference, social interactions, and motor and research activity of rats. Methods: half of the animals were subjected to early social isolation before the start of the experiment: from 21 to 35 days after birth with minimization of any contact, including with a person, during the isolation period. At the end of isolation, all rats were divided into four groups: rats that were isolated (n = 20), rats that were isolated and received ethanol (n = 20), rats that received ethanol (n = 20) and control animals (n = 20) that received water. A 15% solution of alcohol was obtained as a liquid for drinking in the following way: Monday, Wednesday, Friday - access only to the ethanol solution; Tuesday, Thursday - drinking deprivation, Saturday, Sunday - access only to water. Animals that did not receive ethanol received water throughout the experiment in the following modes: Monday, Wednesday, Friday, Saturday, Sunday - access to water, Tuesday, Thursday - drinking deprivation to exclude the influence of drinking regimen features on the experimental results. At the end of the experiment, animal behavior was studied in the Social Interactions test and New Object Recognition test, ethanol preference was evaluated once every two weeks in the Two-bottle test throughout the entire period of drinking. Results: it was found that early social isolation did not affect the preference for ethanol and the motor and research activity of animals. According to social interactions, animals of all experimental groups reliably less sniffed at each other. However, there were no differences between groups with different exposure factors. Conclusions: thus, prolonged soldering with ethanol did not affect the preference for ethanol. locomotor and research activity of rats with experimental schizophrenia using a model of early social isolation. At the same time, early social isolation and ethanol drinking led to a decrease in social activity three months after the end of isolation.

using state budget funds for state assignment

 

 

Временное повышение экспрессии про-, зрелой и непроцессируемой форм Bdnf в префронтальной коре неонатальных крысят изменяет тревожность и депрессивно-подобное поведение в ювенильном возрасте через отчетливо различное изменение транскриптома

Ланшаков Д. А.1, Сухарева Е. В.1, Булыгина В. В.1, Калинина Т. С.1, Золотарева С. Ю.2, Денисов Е. В.3
ИЦиГ СО РАН, Новосибирск, Россия, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук” , НИИ Онкологии, Томск, РФ, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук”, НИИ Онкологии, Томск, РФ

e-mail: dmitriylanshakov@gmail.com

Активность нейронов префронтальной коры играет решающую роль в механизмах устойчивости к депрессивно-подобному поведению. Однако на функционирование адаптивных систем мозга во взрослом возрасте влияют непосредственно предшествующий онтогенез и стрессорные воздействия в его критические периоды. Одним из генов изменение экспрессии которого бы могла связать программирующий эффект стрессорных воздействий в ранний постнатальный период является мозговой нейротрофический фактор Bdnf. Bdnf синтезируется в виде проформы и претерпевает сложный процессинг клеточными протеазами в зрелую форму.  Каждая из форм оказывает своё действие через  свой тип рецепторов.  Для того чтобы узнать какое  влияние оказывает каждая из форм Bdnf в неонатальной префронтальной коре, при помощи TET-ON лентивирусных векторов специфически экспрессирующихся в нейронах,  в неонатальной медиальной префронтальной коре (mPFC)  крысят была запущена экспрессия с третьего по восьмой день жизни  про- (LV-proBDNF), зрелой (LV-BDNF), а также мутантной (LV-proBDNF_mut) – не способной процессингу формы Bdnf. Удивительно, но временное повышение экспрессии всех форм приводило в той или иной мере к повышению тревожности и депрессивно-подобного поведения в ювенильном возрасте. Однако,  наиболее достоверные изменения поведения оказывала экспрессия зрелой формы. Чтобы узнать основные гены мишени, изменения экспрессии которых могут приводить к таким сдвигам поведения, был проанализирован транскриптом префронтальной коры на восьмой день жизни, после шестидневной индукции экспрессии. Временное увеличение экспрессии различных форм Bdnf приводило к отчетливо различным изменениям транскриптома  mPFC.  Экспрессия зрелой формы приводила к изменениям в поведении главным образом  за счет увеличения экспрессии Gtf2ird2 – гена связанного с синдромом Вильямса, а также с высшими исполнительными функциями у человека. Также в случае LV-BDNF наблюдались признаки активации M2 микроглии и повышения экспрессии Mrc1. Основными мишенями связанными с неврологическими расстройствами  proBDNF являлись Ank3 и Syt3. Экспрессия про- и зрелой формы оказывала антагонистические эффекты на экспрессию генов, связанных с первичной ресничкой нейронов. Проформа приводила к увеличению генов, промоутирующих  цилиогенез Wrap73. Зрелая форма, наоборот увеличивала экспрессию  негативного регулятора цилиогенеза Ccp110.  Основными мишенями мутантной формы были Grid2ip, Mtmr6, Spg11. Мутации в  Spg11 вызывают  наследственную судорожную параплегию.

 

Грант РФФИ №18-315-20028, Бюджетный проект № 0259-2019-0003- C01

 

 

Глимфатическая система головного мозга и старение: роль в развитии нейродегенеративных заболеваний

Лапшина К. В.1, Екимова И.В.2
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: ksenia.lapshina@gmail.com

В 2012 г. был обнаружен уникальный механизм “самоочистки” мозга, получивший название “глимфатическая система”. Ликвор поступает по пери- и пара-артериальным пространствам в паренхиму мозга, смешивается с интерстициальной жидкостью, содержащей различные продукты жизнедеятельности клеток мозга и затем через пара-венозное пространство выводится к поверхности мозга, обеспечивая клиренс паренхимы. Важную роль в функционировании глимфатической системы играет водный канал аквапорин-4 (AQP4), расположенный, главным образом, на периваскулярных отростках астроцитов, и обеспечивающий двусторонний обмен жидкости [Iliff et all, 2012]. Установлено, что старение оказывает значительное влияние на эффективность функционирования глимфатической системы: с возрастом уменьшается количество AQP4 на ножках астроцитов, эластичность стенок сосудов мозга и интенсивность пульсации, эффективность обмена ликвор/интерстициальная жидкость и клиренс введенного трейсера [Kress et al., 2014; Da Mesquita et al., 2018]. Кроме того, при старении происходит нарушение протеостаза, приводящее к накоплению белков с неправильной укладкой, в том числе и токсичных форм β-амилоида и α-синуклеина [Labbadia, Morimoto, 2015]. Сочетание избыточного накопления белковых агрегатов и нарушения клиренса в стареющем мозге является важным фактором, предрасполагающим к нарушению механизмов пластичности мозга, развитию нейродегенеративных заболеваний и ускорению их прогрессирования. В лаборатории сравнительной термофизиологии начаты исследования по изучению роли AQP4 в развитии нейродегенеративного процесса в модели болезни Паркинсона у крыс. Таким образом, дальнейшее изучение глимфатической системы представляет собой очень актуальное направление, которое, вероятно, может внести большой вклад в понимание функционирования защитных механизмов мозга при различных патологических состояниях и выявить новые мишени для разработки терапевтических подходов, направленных на остановку и/или замедление нейродегенеративного процесса. 

Выполнено при поддержке госзадания (тема № АААА-А18-118012290427-7)


The brain’s glymphatic system and aging: role in the development of neurodegenerative diseases

Lapshina K. V.1, Ekimova I.V.2
Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia, Sechenov Institute of evolutionary physiology and biochemistry of the Russian Academy of Sciences, Saint-Petersburg, Russia

e-mail: ksenia.lapshina@gmail.com

Supported by the state assignment (topic No. AAAA-A18-118012290427-7)

 

 

ЭВОЛЮЦИЯ ПО Ч.ДАРВИНУ И ПО Л.А.ОРБЕЛИ

Левченко В. Ф.1, Меншуткин В.В.|2
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, |, ,

e-mail: lew@iephb.nw.ru

Решением, каким образом связать эти различные подходы, может являться представление о кооперонах (Левченко, 2012) – динамических функциональных структурах, существующих только в результате постоянного протекания согласованных процессов, способствующих сохранению этих структур и необходимых для этого функций. К системам такого типа относятся любые живые системы организменного уровня, а также надорганизменные системы, обладающие свойством самосохранения (к ним относится и биосфера). Их изменения можно обсуждать как эволюцию живых систем и их структур по Дарвину, но также и как согласованную с этим эволюцию функций, обеспечивающих сохранение всего целого в т.ч. и самих функций. Иначе говоря, – как эволюцию по Л.Орбели.

Позднее мы пришли к выводу, что рассматривая коопероны совместно с окружающей средой, которую они изменяют в процессе своей жизнедеятельности, следует также обсуждать и системы кооперон-среда (это могут быть не только биологические системы, а, например, и экономические). В одних случаях эволюция таких систем приводит к возникновению нового устойчивого кооперона, в других случаях – к постепенному разрушению первоначальной среды и исходного кооперона. Кооперон, эволюция которого рассматривается совместно с изменениями окружающей его среды, В.В.Меншуткин предложил называть орбелионом.

 

Литература

Левченко В.Ф. 2012. Биосфера: этапы жизни (эволюция частей и целого). СПб,

http://nfss.evol.nw.ru/lab38/wp-content/uploads/2018/11/levchenko2012_biosfera.pdf

 

Госзадание ИЭФБ РАН

 

 

ВЛИЯНИЕ БЛОКАДЫ НИКОТИНОВЫХ РЕЦЕПТОРОВ И МУСКАРИНОВЫХ РЕЦЕПТОРОВ НА СИЛУ МЫШЕЧНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

Ленина О. А.1, Ковязина И.В.2
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Федеральный исследовательский центр «Казанский научный центр Российской академии наук», Казань, Россия, Казанский институт биохимии и биофизики ФИЦ Казанский научный центр РАН, Казань, Россия

e-mail: leninaox@mail.ru

Ранее было показано, что в моторных синапсах лягушки блокада никотиновых рецепторов α7, а также мускариновых рецепторов М1 типов приводит к снижению амплитуды токов концевой пластинки при редкой стимуляции двигательного нерва и более выраженной синаптической депрессии в ходе высокочастотных пачек импульсов (Ковязина и др. 2015, 2018). Целью данного исследования было выяснить, насколько критичным являются изменения синаптических ответов, вызванные блокадой этих рецепторов для поддержания силы мышечных сокращений. Исследования проводились на изолированных нервно-мышечных препаратах лягушки Rana ridibunda. Вызванные и спонтанные потенциалы концевой пластинки (ПКП) регистрировались методом внутриклеточного микроэлектродного отведения в условиях ритмической стимуляции двигательного нерва (0.5 до 100 имп/с). Сила мышечных сокращений измерялась при прямой и непрямой стимуляции нервно-мышечного препарата для выявления синаптических и внесинаптических эффектов исследуемого вещества.

Блокада никотиновых рецепторов α7 типа метилликаконитином (10 нМ, MLA) приводила к снижению силы мышечных сокращений, наиболее выраженному при стимуляции нерва с частотой 10 имп/с. При редкой частоте стимуляции нерва сила мышечных сокращений также снижалась, но в меньшей степени, а при более высоких (50 – 100 имп/с) частотах стимуляции нерва сила сокращений в присутствии MLA достоверно не отличалась от контрольных значений. Блокада мускариновых рецепторов М1 типа селективным блокатором VU-0255035 (100 нМ) не приводила к достоверным изменениям силы мышечных сокращений во всем исследуемом диапазоне частот.

Таким образом, можно предположить, что эффекты блокады никотиновых рецепторов α7 и мускариновых рецепторов М1 типов на синаптическую передачу возбуждения в скелетных мышцах лягушки по-разному проявляются в условиях сокращения мышечных волокон и при блокаде сократительной активности.

грант РФФИ № 20-04-00571А


THE EFFECTS OF THE BLOCKADE OF NICOTINIC AND MUSCARINIC CHOLINORECEPTORS ON MUSCLE CONTRACTION FORCE

Lenina O. A.1, Kovyazina I.V.2
Arbuzov IOPC FRC Kazan Scientific Center of RAS, Kazan, Russia, KIBB FRC Kazan Scientific Center of RAS, Kazan, Russia

e-mail: leninaox@mail.ru

 

 

ДИНАМИКА УРОВНЯ ПРОВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ ЦИТОКИНОВ В СЫВОРОТКЕ КРОВИ ПАЦИЕНТОВ С ФАРМАКОРЕЗИСТЕНТНОЙ ЭПИЛЕПСИЕЙ

Литовченко А. В.1,2, Бажанова Е. Д.2, Бажанова Е. Д.1, Бажанова Е. Д.3, Чистякова О. В.1
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, ФГБУН Институт токсикологии ФМБА России, Санкт-Петербург, Россия, Астраханский государственный университет, совместная лаборатория по исследованию роли апоптоза, Астрахань, Россия

e-mail: anastasiya_litovchenkos@list.ru

Нейровоспаление рассматривается как основной молекулярный механизм, лежащий в основе лекарственно-устойчивой эпилепсии. При эпилепсии причиной воспаления в центральной нервной системе (ЦНС) становятся повреждения гематоэнцефалического барьера (ГЭБ). Иммунокомпетентные клетки в норме функционируют автономно, но при нарушении целостности ГЭБ происходит запуск каскада иммунозависимых реакций. К прогрессированию эпилептических процессов в основном приводит влияние цитокинов, так как они являются природными про- и антиконвульсантами. Цель исследования –изучение профиля цитокинов в плазме крови и влияния на него наличия процессов нейровоспаления  у пациентов с фокальной фармакорезистентной эпилепсией.

В исследовании приняли участие 7 пациентов с фармакорезистентной эпилепсией и 5 здоровых добровольцев. Количественное определение цитокинов, хемокинов и факторов роста человека (всего 38 показателей) в плазме крови испытуемых проводили с применением MILLIPLEX® MAP панели антител с помощью системы мультиплексного иммунохимического анализа MagPix, «Luminex» (США). Также для изучения процессов нейровоспаления были взяты биоптаты височной коры и белого вещества височной доли, полученные от тех же пациентов. Проводилась оценка содержания в образцах провоспалительных медиаторов TNF-α, NF-kB и рецептора CD95 (FAS). Исследование данных белков проводилось методом Western blotting с последующим анализом изображений с помощью денситометрии (ImageJ).

У больных с фармакорезистентной эпилепсией был выявлен повышенный уровень цитокинов IL-1β, IL-8 и фактора некроза опухоли TNFα, которые обладают проконвульсантными свойствами. Их токсическое влияние на AMPA– и NMDA–рецепторы может являться одной из причин возникновения резистентности к проводимой медикаментозной терапии. Это коррелирует с высоким уровнем TNFα и активной формы  NF-kB, повышенное содержание которых свидетельствует о наличии нейровоспаления. Выявленный дефицит IL-2 в крови пациентов может приводить к повышению продукции нескольких провоспалительных цитокинов, что является одной из причин нейродегенерации гиппокампа, тем самым участвуя в механизме эпилептогенеза. Высокое содержание белка CD95 может говорить о хронизации воспалительного процесса. Таким образом протекающие в ЦНС процессы хронического воспаления могут быть вызваны повреждающим действием цитокинов и отражаться при лабораторном исследовании качественных и количественных характеристик крови.

Грант РФФИ № 20-015-00127 и оборудование ЦКП ИЭФБ РАН


THE CHANGES IN LEVEL OF PROINFLAMMATORY CYTOKINES IN THE BLOOD SERUM OF PATIENTS WITH PHARMACORESISTANT EPILEPSY

Litovchenko A. V.1,2, Bazhanova E.D.3, Bazhanova E.D.1, Bazhanova E.D.4, Chistyakova O. V.1
Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia, FGBUN Institute of Toxicology FMBA of Russia, St.Petersburg, Russia, Institute of Toxicology, Federal Medico-Biologocal Agency, St. Petersburg, Russia, 3Astrakhan State University, Joint laboratory for the study of the role of apoptosis, Astrakhan, Russia

e-mail: anastasiya_litovchenkos@list.ru

 

 

РОЛЬ СЕРОВОДОРОДА В РЕГУЛЯЦИИ ФАЗНЫХ И ТОНИЧЕСКИХ СОКРАЩЕНИЙ ЛИМФАТИЧЕСКИХ СОСУДОВ И УЗЛОВ

Лобов Г. И.1, Непиющих Ж.В.2
ФГБУН Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург, Россия, 1 Pavlov Institute of Physiology RAS, St. Petersburg, Russia; 2Georgia Institute of Technology, Atlanta, USA

e-mail: lobovgi@infran.ru

Цель исследования: изучение роли H2S в регуляции сократительной активности лимфатических сосудов (ЛС) и узлов (ЛУ), лежащей в основе их активной транспортной функции, и исследование механизмов действия H2S на гладкомышечные клетки ЛС и капсулы ЛУ.

Исследование было проведено на изолированных сегментах брыжеечных ЛС и полосках капсулы брыжеечных ЛУ быков в возрасте 18-20 мес. Сегменты ЛС и полоски капсулы ЛУ размещали в камере миографа с датчиком силы FORT-10, информация от датчика через АЦП непрерывно записывалась в программе "Labmaster". Препараты постоянно омывались физиологическим солевым раствором следующего состава: мМ: NaCl – 120,4; KCl – 5,9; CaCl2 – 2,5; MgCl2 – 1,2; NaH2PO4 – 1,2; NaHCO3 – 15,5; глюкоза– 11,5.

Установлено, что NaHS индуцирует расслабление ЛС и ЛУ. Величины релаксации ЛС с сохраненным эндотелием, и капсулы ЛУ с сохраненным субкапсулярным синусом были достоверно больше по сравнению с релаксацией деэндотелизированных ЛС и полосок капсулы ЛУ. Ингибитор синтазы NO – L-NAME  приводил к уменьшению релаксационного эффекта H2S. Применение индометацина оказывало слабое влияние на величину релаксации ЛС и ЛУ на H2S. Действие ингибитора растворимой гуанилатциклазы - ODQ,  ингибитора протеинкиназы G - KT 5823 и блокатора АТФ-чувствительных К+-каналов - глибенкламида на деэндотелизированные препараты ЛС и ЛУ приводило к выраженному уменьшению величины релаксации ЛС и капсулы ЛУ на H2S.

Таким образом, исследование показало, что H2S способствует релаксации ЛС и капсулы ЛУ двумя путями. С одной стороны, H2S оказывает опосредованный релаксирующий эффект на ГМК, стимулируя производство эндотелиоцитами субкапсулярного синуса NO и активируя сигнальный путь:  эндотелиальная NO-синтаза → NO → растворимая гуанилатликлаза → цГМФ → протеинкиназа G. С другой -  он оказывает непосредственный релаксирующий эффект на ГМК капсулы ЛУ, ингибируя фосфодиэстеразу и продлевая тем самым биологический период полужизни цГМФ. Помимо этого, H2S приводит к открыванию АТФ-чувствительных К+-каналов, что ведет к гиперполяризации мембраны ГМК ЛС и ЛУ и их расслаблению.

 

Нет

 

 

БЫСТРЫЙ НЕГЕНОМНЫЙ ЭФФЕКТ АЛЬДОСТЕРОНА В ГЛАВНЫХ КЛЕТКАХ СОБИРАТЕЛЬНЫХ ТРУБОК ПОЧЕК У МЫШЕЙ Ау C МЕЛАНОКОРТИНОВЫМ ТИПОМ ОЖИРЕНИЯ

Логвиненко Н. С.1, Батурина Г.С.1, Каткова Л.Е.1, Соленов Е.И.1
ФГБУН Институт цитологии Российской академии наук, Новосибирск, Россия

e-mail: Ninel49@yandex.ru

Известно, что в основе большинства патологических изменений почек при ожирении лежат негеномные механизмы действия альдостерона. (Sowers et al., 2009; Decleves, Sharma, 2015). Однако основные молекулярные характеристики и особенности негеномных эффектов альдостерона в главных клетках кортикального отдела собирательных трубок (CCD) почек при меланокортиновом типе ожирения исследованы недостаточно. Целью данного исследования явилось изучение быстрых негеномных эффектов альдостерона на уровень внутриклеточного натрия в главных клетках ССD и экспрессии эпителиального натриевого канала (ENaC), принимающего основное участие в транспорте ионов натрия, у самцов мышей Ау с меланокортиновым типом ожирения. Для оценки уровня внутриклеточного натрия использовали метод флуоресцентной микроскопии с помощью непрерывной регистрации флюоресценции краски Sodium Green, уровень мРНК ENaC  исследовали методом ПЦР в реальном времени. Статистическую обработку результатов проводили с помощью t-критерия Стьюдента. Реакция главных клеток CCD мышей линии Ау на альдостерон (10нМ) похожа на таковую, описанную нами ранее для мышей конгенной контрольной линии С57Bl/6J (Логвиненко и др., 2019). Однако при резком повышении ионов натрия в омывающей среде (14 – 137 мМ) скорость роста внутриклеточного уровня натрия у мышей Ау в присутствии альдостерона (10нМ) оказалась существенно меньше, чем у С57Bl/6J (0.16± 0.04 и 0.28±0.05 соответственно, р<0.05). Уровень мРНК альфа субъединицы ENaC в коре почек мышей Ау также оказался достоверно меньше, чем у самцов С57Bl/6J (0.22±0.02 и 0.52±0.02 соответственно, р˂0.05). Можно предположить, что обнаруженные нами впервые особенности быстрого эффекта альдостерона у мышей линии Ау а также более низкий уровень экспрессии ENaC свидетельствуют об участии негеномных эффектов альдостерона в развитии почечных патологий при меланокортиновом типе ожирения.

Бюджет

 

 

Исследование структуры лакания у мышей в зависимости от вкусовых характеристик веществ в тесте краткого доступа

Лукина Е. А.1, Муровец В.О.1, Золотарев В.А.1
ФГБУН Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: ecaterinalukina@yandex.ru

Вкусовая чувствительность у животных оценивается в эксперименте на основе потребления растворов веществ при длительной экспозиции с выбором или при ограниченном по времени доступе. В 70-х гг. XX века был разработан тест краткого доступа, для которого используются автоматизированные установки, позволяющие предъявлять вкусовые вещества в определенной последовательности и на короткое время (обычно 5 с). Современный такой прибор (распространенная модель Davis MS-160 или инновационный отечественный ликометр ХЕМАСенс) подсчитывает число лакательных движений языка животного, выявляя с помощью емкостного датчика прикосновения языка к капле раствора, а также измеряет другие важные показатели пищевого поведения: интервалы между лаканиями (МЛИ) и латентность реакции.

Сравнительный анализ потребления вкусовых веществ при кратком доступе показал врожденные различия между известными линиями лабораторных мышей не только по уровню предпочтения веществ разного вкуса, но и по таким базовым характеристикам, как общий объем потребления, полному и среднему числу лакательных движений за сессию, а также максимальному числу лаканий за попытку и МЛИ. Очевидно, что при сравнении между линиями эти различия должны учитываться, для чего ранее был предложен способ нормирования данных на МЛИ при потреблении воды.

Задачами работы был анализ вариабельности параметров потребления растворов в ликометре при тестировании с водой и вкусовыми веществами у мышей инбредных линий с разной чувствительностью к сладкому, связанной с полиморфизмом гена Tas1r3: 129P, С57BL/6, ген-нокаутов С57BL/6J-Tas1r3KO, а также их гибридов F1.

Полученные результаты свидетельствуют о выраженном влиянии генотипа, но не полиморфизма гена Tas1r3­­ на потребление воды при обучении в тесте. При этом выявленное влияние вкусовой модальности (сладкое–горькое) и концентрации тестового вещества на величину МЛИ зависело от Tas1r3­­ генотипа, а также, возможно, от других врожденных особенностей вкусового восприятия.

грант РФФИ 19-015-00121

 

 

Этологический подход к изучению комплексной работы механосенсорных органов насекомых

Луничкин А. М.1, |2
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, |, ,

e-mail: Bolverkdc@mail.ru

В исследованиях А. Н. Князева была сформулирована гипотеза наличия у насекомых комплекса органов дистантной механорецепции, согласно которой эти органы работают не независимо, а дополняют вклад друг друга, формируя поведение. В работах были изучены взрослые особи поющих видов сверчков, для которых показано доминирование тимпанального органа. Однако, комплексный характер функционирования механосенсорных органов у ранних онтогенетических стадий поющих видов и видов утративших тимпанальный орган в процессе эволюции не рассматривался.

В нашем исследовании этологическим методом регистрации позы закрепленного животного изучалась организация двигательного ответа на звук у личинок сверчка G. bimaculatus и имаго лишенного тимпанального органа сверчка Ph. bredoides. Для этого фиксировали моторные ответы на тональные стимулы разной интенсивности у животных с интактным и обратимо инактивированным церкальным органом, а так же после восстановления его чувствительности.

На основании полученных данных был определен вклад церкального органа в запуск  двигательного ответа на звук. Показно, что инактивация церкального органа Ph. bredoides  частично компенсируется работой других механосенсорных органов, тогда как, как у личинок G. bimaculatus нарушение работы церков приводит к достоверному снижению уровня ответа во всем диапазоне частот, вызывающем движение.

Согласно имеющимся данным о чувствительности других органов механорецепции, можно предположить, что у  Ph. bredoides подколенный орган определяет моторный ответ в области низких частот; у личинок G. bimaculatus на стимулы высокой интенсивности реагируют сенсорные элементы формирующегося тимпанального органа, которые полностью обеспечивают ответ. Совместная работа механосенсорных органов повышает устойчивость и надежность реагирования сверчков на биологически значимые стимулы.

Работа выполнена в рамках государственного задания ИЭФБ РАН.

Работа выполнена в рамках государственного задания ИЭФБ РАН.

 

 

Адаптационное влияние воздушной гипотермии на состояние системы гемостаза, микроциркуляторного русла и упруго-растяжимых свойств сосудов

Лычева Н. А.1, |2
ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, Россия, |, ,

e-mail: natalia.lycheva@yandex.ru

Гипотермия оказывает генерализованное воздействие на организм, выступая в качестве естественного фактора внешней среды. Возможность развития адаптации к действию холода определяется сочетанным воздействием ряда факторов и приводит к формированию хронического стресса у некоренных жителей Севера. Воздушную гипотермию моделировали путем ежедневного помещения животных на 6 часов в индивидуальных клетках в камеру при температуре воздуха -25°С, в течение 30 дней. Оценивали состояние системы гемостаза (интегральными способами и рутинными методиками), микро- и макроциркуляторного русла (запись ЛДФ- и допплерограммы) до и после охлаждения, на 2, 5, 10, 14, 21 и 30 сутки, регистрировали ректальную температуру. Контрольные животные в индивидуальных клетках ежедневно помещались на этот же отрезок времени в камеру при температуре воздуха +25°С. Исследование выполнили на 77 самцах крыс линии Вистар. Начиная с 17 дня зарегистрировали развитие адаптационных процессов по показателю ректальной температуры, характеризующееся снижением интенсивности развивающейся гипотермии в ходе ежедневных охлаждений. Состояние системы гемостаза, характеризующееся благоприятными сдвигами, зафиксировали с 14 дня. Зафиксировали нормализацию количества тромбоцитов и их агрегационной активности, нормокоагуляцию на фоне снижение количества фибриногена и активацию фибринолитической системы плазмы крови. При оценке центральной гемодинамики с 21 дня зафиксированы высокие значения скоростей на фоне неизменного тонуса сосудов в ответ на охлаждение. В тоже время со стороны микроциркуляторного русла регистрировалось обеднение кровотока, характеризующееся уменьшением перфузии тканей кровью, на фоне увеличения амплитуд волн всех частотных диапазонов. При гистологическом анализе тканей описаны отчетливые патологические изменения, характеризующиеся развитием престаза, стаза и сладж-феномена в капиллярах, повышением сосудистой проницаемости, делятацией стенок артерий и венул, дегрануляцией тучных клеток.

Грант РФФИ мол_а_дк 16-34-60054


The adaptive effect of air hypothermia on the state of the hemostatic system, microvasculature and the elastically extensible properties of blood vessels

Lycheva N. A.1, |2
Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia, |, ,

e-mail: natalia.lycheva@yandex.ru

Hypothermia has a generalized effect on the body as a natural environmental factor. The possibility of developing adaptation to the action of cold is determined by the combined effect of a number of factors and leads to the formation of chronic stress in non-indigenous inhabitants of the North. Air hypothermia was modeled by daily placing animals for 6 hours in individual cages in a chamber at an air temperature of -25 ° C for 30 days. The state of the hemostasis system (by integrated methods and routine methods), the micro- and macrocirculatory bed (recording of LDF and Dopplerograms) before and after cooling were evaluated on days 2, 5, 10, 14, 21 and 30, and rectal temperature was recorded. Control animals in individual cages were daily placed for the same period of time in a chamber at an air temperature of + 25 ° С. The study was performed on 77 male Wistar rats. Starting from day 17, the development of adaptive processes was recorded in terms of rectal temperature, characterized by a decrease in the intensity of developing hypothermia during daily cooling. The condition of the hemostatic system, characterized by favorable shifts, was recorded from 14 days. We recorded normalization of platelet count and their aggregation activity, normocoagulation against the background of a decrease in the amount of fibrinogen and activation of the fibrinolytic system of blood plasma. When assessing central hemodynamics from 21 days, high speeds were recorded against the background of unchanged vascular tone in response to cooling. At the same time, depletion of blood flow was recorded from the microvasculature, characterized by a decrease in blood perfusion of tissues, against the background of an increase in wave amplitudes of all frequency ranges. During histological analysis of tissues, distinct pathological changes are described, characterized by the development of stasis, stasis and sludge phenomenon in the capillaries, increased vascular permeability, deletion of the walls of arteries and venules, mast cell degranulation

Grant RFBR mol_a_dk 16-34-60054

 

 

НЕЙРОНАЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ ВИСЦЕРАЛЬНЫХ И СОМАТИЧЕСКИХ БОЛЕВЫХ СИГНАЛОВ СУПРАСПИНАЛЬНЫМИ СТРУКТУРАМИ

Любашина О. А.1,2, Волкова А. С.2, Михалкин А. А.1, Сиваченко И. Б.1
ФГБУН Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург, Россия, Институт фармакологии им.А.В.Вальдмана ФГБОУ ВО Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им. акад. И.П. Павлова, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: lyubashinaoa@infran.ru

Введение. Супраспинальным механизмам отводят ведущую роль в патогенезе наиболее проблемных для терапии хронических болевых синдромов. Однако нейрофизиологические процессы, обеспечивающие специфику висцеральной и соматической ноцицепции на супраспинальном уровне, остаются малоизученными. Это существенно сдерживает разработку дифференцированных методов лечения болей разного генеза. Поэтому целью нашего исследования являлось выяснение нейрональных механизмов, лежащих в основе дифференцировки висцеральных и соматических болевых сигналов структурами головного мозга.

Методы. Работа выполнена на анестезированных уретаном самцах крыс линии Вистар с использованием микроэлектродной техники регистрации нейрональной активности и иммуногистохимического метода определения экспрессии c-fos белков. Для инициации висцеральной ноцицепции применяли растяжение толстой кишки резиновым баллоном. Соматическую боль вызывали механическим сдавливанием корня хвоста.

Результаты. При регистрации импульсной активности на уровне продолговатого мозга, помимо реагирующих на оба вида раздражения нейронов, были выявлены селективные группы клеток, возбуждающиеся только при висцеральной или соматической стимуляции. Изучение экспрессии c-fos белков показало, что не только бульбарные нейрональные популяции, но и клетки вышележащих стволовых образований, а также ядер гипоталамуса, амигдалы и таламуса по-разному реагируют на висцеральную и соматическую боль. При этом реципиентами разных типов болевых сигналов в этих структурах являются отличающиеся по морфометрическим характеристикам нейроны, что свидетельствует в пользу их функциональной разнородности.

Выводы. На разных уровнях головного мозга существуют специфические нейрональные популяции, селективно реагирующие на висцеральные и соматические болевые сигналы. Такие клетки могут обеспечивать дифференцированный супраспинальный контроль разных видов боли и быть вовлечены в формирование характерных для них вегетативных, эндокринных и эмоциональных реакций.

Грант РФФИ № 18-015-00055


NEURONAL MECHANISMS OF VISCERAL AND SOMATIC PAIN SIGNAL DIFFERENTIATION WITHIN SUPRASPINAL STRUCTURES

Lyubashina O. A.1,2, Volkova A. S.3, Mikhalkin A. A.1, Sivatchenko A. S.1
Pavlov Institute of Physiology, Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia, Institute of Pharmacology named after A.V. Waldman Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education of the First Saint Petersburg State Medical University named after A.V. acad. I.P. Pavlova, St.Petersburg, Russia, Valdman Institute of Pharmacology, Pavlov First Saint Petersburg State Medical University, Saint Petersburg, Russia

e-mail: lyubashinaoa@infran.ru

Grant RFBR № 18-015-00055

 

 

Особенности РЕМ сна у птенцов африканского страуса

Лямин О. И.1,2, Сигал Д.М.3
Институт проблем экологии и эволюции им А.Н. Северцова РАН, Абрау-Дюрсо, Россия, Центр по изучению сна, Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе, США, Абрау-Дюрсо, Россия, Центр по изучению сна, Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе, Лос-Анджелес, США

e-mail: olyamin@yahoo.com

Только у птиц и млекопитающих сон дифференцирован на 2 стадии – медленноволновый сон (МС) и РЕМ (парадоксальный) сон. Поэтому сравнительные исследования сна у базальных видов этих классов позволят лучше понять причины дифференцирования сна на стадии и последующую эволюцию этих стадий у теплокровных животных.  Большинство современных птиц принадлежит к группе новонёбных и всего несколько десятков видов – к древненёбным (бескилевым) птицам. Разделение групп произошло более 100 млн лет назад. Задача данного исследования состояла в изучении особенностей РЕМ сна у птенцов африканского страуса - одного из видов древненёбных птиц. В дневное время птенцы страуса были активны более 96% времени. Полиграфическое исследование сна проводили в ночное время (всего 10 птенцов, возраст 3-16 недель, более 30 сеансов). У всех птенцов страуса МС и РЕМ сон регистрировался в позах сидя, держа голову на весу, и лежа, положив голову на землю.  РЕМ сон характеризовался быстрыми движениями закрытых глаз (БДГ) и головы. ЭЭГ в это время могла быть низкоамплитудной, как во время бодрствования, так и высокоамплитудной, как в МС. Изменения в мышечном тонусе не всегда совпадали с БДГ. Всего на МС приходилось 70.5+1.0% и на РЕМ сон 12.9+1.8% ночного времени. Длительность эпизода РЕМ сна варьировала от 4 до 40 сек и составляла в среднем 10+1 sec. Таким образом, у птенцов страуса, как и у взрослых птиц, а также у базальных видов млекопитающих (ехидна, утконос), корковая активация не является обязательным признаком РЕМ сна. Общее количество РЕМ сна у птенцов страуса было вдвое меньше, а средняя длительность эпизодов в несколько раз короче, чем у взрослых страусов. Это означает, что профиль изменения параметров РЕМ сна в онтогенезе страусов, возможно, отличается от профиля всех исследованных млекопитающих и птиц, у которых наибольшее количество РЕМ сна регистрировалось сразу после рождения. Полученные данные представляют большой интерес в связи с популярной гипотезой о роли РЕМ сна в развитии мозга.

Грантом РФФИ №18-04-01252

 

 

ВЛИЯНИЕ КУРСА ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ЭЛЕКТРОМИОСТИМУЛЯЦИИ В ХОДЕ 5-СУТОЧНОЙ «СУХОЙ» ИММЕРСИИ НА ВОСПРИЯТИЕ ИЛЛЮЗИЙ

Ляховецкий В. А.1, Карпинская В.Ю.2, Соснина И.С.3, Томиловская Е.С.3
ФГБУН Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург, Россия, НИУ ВШЭ в Санкт-Петербурге, Санкт-Петербург, Россия, Институт медико-биологических проблем РАН, Москва, Россия

e-mail: v_la2002@mail.ru

Высокочастотная электромиостимуляция (ВЧЭМС) - одно из средств обеспечения сохранности скоростно-силовых мышечных качеств и работоспособности космонавтов. Ее влияние на двигательную систему исследовано достаточно хорошо, в то время как ее эффекты в других системах организма изучены недостаточно. Одной из наземных моделей гравитационной разгрузки является «сухая» иммерсия (СИ). Нами проведено сравнение сенсомоторных оценок зрительных иллюзий Понзо (равные горизонтальные отрезки на фоне двух сходящихся линий) и Мюллер-Лайера (равные горизонтальные отрезки, обрамленные остриями, направленными наружу или внутрь) при 5-суточной СИ в контрольной группе и группе испытателей, подвергаемых в ходе СИ ежедневному воздействию ВЧЭМС (по 6 человек в каждой группе). Измерения проводили до начала воздействия, затем на первый, третий и пятый день СИ, а также после ее окончания. Регистрировали движения указательного пальца правой руки по горизонтальным отрезкам воспроизводимых по памяти изображений. Показано, что в обеих группах сила иллюзии Понзо была невелика и не зависела от дня измерения. Напротив, сила иллюзии Мюллер-Лайера была отлична от нуля на протяжении СИ и обладала сходной динамикой для обеих групп: она уменьшалась в ходе СИ, а затем восстанавливалась по ее окончании. Сила этой иллюзии не отличалась у двух групп в фоновых исследованиях, а также на первый и третий дни СИ. Далее в экспериментальной группе она становилась выше по сравнению с контрольной (высокодостоверная тенденция, p=0,07, на пятый день СИ; достоверно, p=0,0005 - по окончании СИ). По-видимому, бóльшая сила иллюзии свидетельствует о меньшей вовлеченности дорсального зрительного пути в решение сенсомоторной задачи, что характерно для его функционирования в условиях нормальной гравитации. Можно предполагать, что ВЧЭМС, увеличивая афферентный поток в условиях его дефицита при опорной разгрузке, нормализует взаимодействия дорсального и вентрального зрительных путей.

Грант РФФИ №19-013-00036.

 

 

ГОРМОН ЖИРОВОЙ ТКАНИ ЛЕПТИН КАК ФАКТОР АДАПТАЦИИ К ПИЩЕВЫМ УСЛОВИЯМ В СМЕЖНЫХ ПОКОЛЕНИЯХ

Макарова Е. Н.1, Денисова Е.И.1, Савинкова М.М.2
ИЦиГ СО РАН, Новосибирск, Россия, НГУ, Новосибирск, Россия

e-mail: enmakarova@gmail.com

Введение. Окружающая среда через организм беременной самки влияет на развивающееся потомство и его адаптивные возможности в будущем. Гормон жировой ткани лептин снижается в крови при истощении и возрастает с увеличением жировых запасов. Показано, что возрастание выше физиологической нормы уровня лептина в крови во время беременности улучшает метаболические показатели у потомков при потреблении высококалорийной пищи. Работа посвящена изучению молекулярно-физиологических механизмов, опосредующих адаптивное влияние материнского лептина на реакцию потомства на потребление высококалорийной пищи.

Методы. Оценивали влияние введения лептина самкам мышей в середине беременности на экспрессию генов у плодов в конце беременности, на рост и потребление пищи в стандартных условиях, на развитие ожирения, вкусовые предпочтения и экспрессию генов в печени и мышцах при содержании на высококалорийной диете (стандартный корм, свиное сало, сладкое печенье) у потомства разного пола.

Результаты. Введение лептина на 11-13 дни беременности влияло на экспрессию генов в печени плодов в конце беременности: повышало уровень мРНК инсулиноподобного фактора роста 1, ДНК-метилтрансферазы (DNMT) 3b, повышало у самцов и снижало у самок уровень мРНК DNMT3a. Введение лептина беременным самкам снижало вес тела у женского потомства при содержании на стандартной диете. При содержании потомства на высококалорийной диете введение лептина тормозило развитие ожирения у самцов, повышало потребление стандартного корма и снижало потребление печенья, повышало уровень мРНК инсулинового рецептора и переносчика глюкозы четвертого типа в мышцах у потомства обоего пола.

Выводы. Материнский лептин повышает устойчивость к развитию ожирения у потомства за счет смещения вкусовых предпочтений в пользу сбалансированного корма и поддержания чувствительности мышц к инсулину. Возможно, это связано с его влиянием на метилирование ДНК у плодов.

Грант РФФИ 17-04-01357 и 20-015-00469


FATTY TISSUE HORMONE LEPTIN AS a FACTOR of ADAPTATION to EATING CONDITIONS in RELATED GENERATIONS

Makarova E. N.1, Denisova E.I.1, Savinkova M.M.2
Institute of Cytology and Genetics, Novosibirsk, Russia, NSU, Novosibirsk, Russia

e-mail: enmakarova@gmail.com

Introduction. The environment conditions via an organism of a pregnant female affect the developing offspring and their adaptability in the future. The blood level of adipocyte hormone leptin decreases with exhaustion of fat stores and increases with their increase. It was shown that an increase above the physiological norm of the level of leptin in the blood during pregnancy improved offspring metabolic characteristics when consuming high-calorie foods. The work is devoted to the study of molecular and physiological mechanisms mediating the adaptive effect of maternal leptin on the reaction of offspring on the consumption of high-calorie foods.

Methods. The effects of leptin administration to pregnant mice on the expression of genes in fetuses at the end of pregnancy, on the offspring growth and food intake under standard conditions, on the development of obesity, taste preferences and liver and muscles gene expression in offspring consuming a high-calorie diet (standard food, pork lard, sweet cookies) were evaluated.

Results. The leptin administration on pregnancy days 11–13 affected gene expression in the fetal liver at the end of pregnancy: increased mRNA levels of insulin-like growth factor 1, DNA methyl transferase (DNMT) 3b, increased mRNA level of DNMT3a in males and decreased it in females. Leptin administration to pregnant females reduced the body weight of female offspring when kept on a standard diet. When the offspring were on a high-calorie diet, leptin administration retarded the development of obesity in males, increased standard food and decreased cookies consumption, and increased muscle expression of genes encoding insulin receptor and glucose transporter 4 in the offspring of both sexes.

Conclusion. The results suggest that maternal leptin increases resistance to obesity in offspring by shifting taste preferences in favor of a balanced diet and maintaining muscle sensitivity to insulin. Perhaps this is due to its effect on fetal DNA methylation.

0

Grant RFBR 17-04-01357 and 20-015-00469

 

 

ВЛИЯНИЕ ЭСТРАДИОЛА НА ФАРМАКОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ FGF21 У МЫШЕЙ

Мамонтова К. Ю.1,2, Яковлева Т.В.1, Казанцева А.Ю.1, Макарова Е.Н.1, Бажан Н.М.1
ИЦиГ СО РАН, Краснообск, Россия, Новосибирский Государственный Университет, Краснообск, Россия, ИЦиГ СО РАН, Новосибирск, Россия

e-mail: xenia19977991@yandex.ru

Гормон печени фактор роста фибробластов 21 (FGF21) у животных с ожирением при фармакологическом введении снижает вес тела, уровень глюкозы и инсулина в крови, повышает толерантность к глюкозе. Однако эти эффекты проявляются только у самцов. Причины половых различий фармакологических эффектов FGF21 не ясны. Показано, что FGF21 подавляет активность STAT5, который активирует экспрессию рецепторов эстрадиола (Е2). Можно предположить, что отсутствие эффектов FGF21 на метаболические показатели у самок является следствием снижения у них экспрессии рецепторов эстрадиола. Печень является основным местом синтеза FGF21 и эффектов Е2 и FGF21 на метаболизм. Поэтому целью данной работы было исследовать влияние FGF21 на показатели углеводно-жирового обмена, трансдукцию сигнала и эффекты Е2 в печени у овариэктомированных самок. В работе определяли влияние FGF21 и Е2 на вес тела, жировой ткани, чувствительность к инсулину и экспрессию генов трансдукции сигнала инсулина (Insr, Irs2) и эстрадиола (Esr1, Esr2, Stat3) в печени у овариэктомированных самок мышей с диет-индуцированным ожирением. Уровень глюкозы в плазме крови определяли флюориметрическим методом, инсулина – ИФА методом. Уровень мРНК генов оценивали методом RT-ПЦР. Влияние FGF21 зависело от уровня Е2 в крови. В отсутствие эстрадиола FGF21 снижал уровень инсулина в крови и стимулировал экспрессию гена субстрата инсулинового рецептора. У самок, которые получали Е2, достоверного влияния FGF21 на исследованные показатели обнаружено не было. Отсутствие эффектов FGF21, по-видимому, не связано с влиянием FGF21 на сигналинг эстрадиола: достоверного влияния раздельного или совместного введения Е2 и FGF21 на экспрессию Esr1, Esr2 и Stat3 не обнаружено. Полученные результаты согласуются с феноменом эффективного использования FGF21 для коррекции углеводного обмена у самцов, но не у самок и позволяют рассматривать FGF21, как потенциальный препарат для лечения метаболических нарушений, вызванных снижением уровня Е2 в крови.

грант РНФ № 17-15-01036-П.

 

 

УЧАСТИЕ ВЕНТРОМЕДИАЛЬНОГО И ДОРСОМЕДИАЛЬНОГО ЯДЕР ГИПОТАЛАМУСА В МЕХАНИЗМАХ СТАРЕНИЯ У КРЫС

Маслюков П. М.1, |2
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации, Ярославль, Россия, |, ,

e-mail: masliukov@rambler.ru

Гипоталамус — филогенетически старый отдел промежуточного мозга, который играет важную роль в поддержании постоянства внутренней среды и обеспечении интеграции функций автономной, эндокринной, соматической систем. Есть предположение об участии гипоталамуса в механизмах старения, при этом важная роль отводится средней группе ядер, включая вентромедиальное (ВМЯ) и дорсомедиальное (ДМЯ) ядра гипоталамуса.

Целью исследования являлся анализ изменений нейрохимического состава, экспрессии микроРНК, импульсной электрической активности отдельных нейронов в ВМЯ и ДМЯ гипоталамуса у самцов молодых (2-3 месяца) и старых (2-2,5 года) крыс с использованием иммуногистохимических, электрофизиологических методов, вестерн-блоттинга и ПЦР-РТ.

Результаты показали, что нейроны обоих ядер функционально гетерогенны и различаются по нейрохимическому составу и характеру фоновой электрической активности. В обоих ядрах при старении изменялась экспрессия кальций-связывающих белков кальбиндина, кальретинина, а также NO-синтазы, сиртуина 1, стероидного фактора 1, а также микро РНК let-7, mir-9, mir-132, mir-218. В ВМЯ и ДМЯ выделялись нейроны с регулярной ритмичностью, случайной активностью, с прерывистыми залпами из двух-трех спайков и нейроны с осцилляторной активностью у молодых и старых крыс. У всех крыс в ДМЯ большинство составляли нейроны с нерегулярной активностью, в ВМЯ - нейроны с нерегулярной активностью и с залпами 2-3 импульса. При старении частота импульсации нейронов уменьшалась в ВМЯ.

Таким образом, при старении происходит изменение морфо-функциональных характеристик нейронов ВМЯ и ДМЯ гипоталамуса, отвечающих за регуляцию метаболических процессов.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект №19-15-00039).

 

 

Разрешающая способность сетчатки дельфина Tursiops truncatus на ранней стадии постнатального онтогенеза по данным ретинальной топографии

Масс А. М.1, |2
Институт проблем экологии и эволюции РАН, Москва, Россия, |, ,

e-mail: alla-mass@mail.ru

Переход к полностью водному образу жизни китообразных привел к глубокой анатомо-физиологической перестройке зрительной системы, позволившей превратить глаз наземного животного в амфибийный и обеспечить хорошее зрительное разрешение в воде и воздухе. В литературе отсутствуют сведения по топографии сетчатки китообразных в онтогенезе, в частности, по развитию и формированию зон с максимальной плотностью ганглиозных клеток, ответственных за ретинальную разрешающую способность. Задачей настоящей работы было исследование распределения ганглиозных клеток и оценка ретинальной разрешающей способности дельфина Tusiops truncatus L на ранней стадии постнатального онтогенеза. На трех новорожденных дельфинах исследована топография ганглиозных клеток на тотальных препаратах сетчатки (wholemounts). В работе был использован метод определения разрешающей способности, позволяющий рассчитать зрительное разрешение у труднодоступных животных морфологическим методом. Исследована структура ганглиозного слоя сетчатки, идентифицированы ганглиозные клетки и измерены общее число и плотность ганглиозных нейронов. На полученных картах распределения плотности ганглиозных клеток по всей поверхности сетчатки выявлены две